寒区岩土工程的多场耦合问题一直是众多学者研究的热点,特别是随着西部大开发的实施。本文在国内外学者在这一领域研究的基础上采取理论研究、实验分析和数值模拟的方法进行了软岩体冻融过程中水热迁移规律的研究。 由于工程中的软岩体大多处于孔隙裂隙并存,而且含水状态是大多时处于饱和-非饱和,本文提出了双重孔隙介质饱和-非饱和水热耦合模型,为以后的耦合研究方向提出了自己的看法,这点在实验分析中也得到了验证。同时,本文还总结了耦合场耦合强度量化研究中的一些重要参数,为以后的实验研究提供了一个参考。本文尝试性地进行软岩类材料-水泥砂浆冻融水热耦合实验,结果表明:温度梯度很大程度上影响着水分场的分布,是水分迁移的主要驱动力;而且软岩体中石英矿物含量越高温度场重新均布时间越长;孔隙率越高即含水率越大冻结过程越长—证明双重孔隙耦合模型中的基质孔隙是流体的主要存储空间,从而加长了冻结时间。本文最后应用 Femlab 进行了软岩隧道围岩温度场和水分场耦合的数值模拟,得出水分场对温度场的影响很大,考虑水分场时围岩的冻结圈将变薄,而且随着渗流系数的增大,冻结圈也有所变薄的结论,为工程设计提供了参考。