我国深季节冻土区大量深基坑工程面临严重冻胀和融沉威胁。然而目前针对二维冻胀问题研究成果较少,在应对二维冻结过程的深季节冻土区地下连续墙支护体系冻胀影响方面缺乏有效的技术方案,导致了部分越冬的深基坑虽然满足了规范要求,但是支护体系仍然出现了严重的冻胀变形问题。现阶段亟需对深季节冻土地区地下连续墙水平冻胀力展开相应的试验研究。本文以深季节冻土地区地下连续墙支护体系为研究对象,采用相似物理模拟试验的手段,自主研制了二维冻胀模型试验系统。并完成了地下连续墙基坑越冬过程中冻胀引起的土体的冻胀变形及其与支护体系相互作用,实测了冻结过程中的土体温度场、水分场的演变规律,支护体系的受力和变形等综合试验参数,通过把冻结土体和支护结构作为相互作用的整体进行分析,获得如下主要结论:(1)冻结温度越低,温度梯度越大,所对应的冻结锋面推进速度越快,结束冻结时冻深也越大。同等冻结温度条件下,有补水条件的试验结束冻结时冻深要小于无补水条件的试验。(2)同等条件下,冻结温度越低,有补水条件的,水平冻胀力增长越快且最终水平冻胀力值越大。试验所测得最大水平冻胀力值远远大于规范设计值。(3)同等条件下,冻结温度越低,起始冻胀越早,冻胀量增长速率越快,但最终水平冻胀量越小。有补水条件的试验,最终冻胀量要大于同等条件无补水的试验。(4)未冻水含量与冻深发展有直接关系。当冻结锋面推进到该位置影响范围时,未冻水含量开始剧烈变化,出现陡降;随着冻结时间的增加,未冻水含量降低速率逐渐放缓,未冻水含量慢慢进入到稳定阶段,且到达稳定阶段的时间早于温度场。本文的研究成果可以为深季节冻土地区的地下连续墙越冬基坑设计提供有益的参考。