人工冻结法以其对复杂水文地质条件较好的适应性、高强度、良好的隔水性以及对环境的无污染性等优点,近年在地下工程中备受重视。但人工冻结法对周围环境影响的研究甚少,因此人工冻结条件下土的冻胀试验研究具有重要意义。根据课题需要自行研制了冻胀融沉仪,同时采用了XT5405B型高低温冻融循环试验箱、DT615数字采集系统、位移传感器和T型热电偶等试验仪器,试验仪器及装置的工作性能良好。通过调节试验箱顶板、底板和箱体的温度模式,以及补水开放和封闭系统,在不同人工冻结试验条件下对重塑和原状粉质粘土的冻胀进行试验研究,得到试样的温度场、温度梯度、冻结锋面、含水率、冻胀量、冻胀速率、含水率及干密度(密度)等方面试验结果及变化规律,验证了土中水分迁移现象。本次试验按人工冻结条件和试样土质的不同分为四组,共完成了23个试样的试验工作,获得了大量的试验数据及冻胀发展变化规律。主要研究结果表明:恒温人工冻结模式下试样冻胀速率发展快于正弦冻结模式试样,正弦冻结模式下试样的温度场及温度梯度随冷端温度变化分别呈现近似同相位变化而后者滞后半相位变化。试样冻结后均有水分重分布现象发生。重塑土试样在侧向人工冻结模式下,开放体系的冻胀量大于封闭体系;封闭体系下自下而上恒温冻结模式下试样冻胀量最大,自上而下正弦冻结模式下试样冻胀量较小。原状土试样在自上而下人工冻结模式下,开放体系试样的冻胀量远远大于封闭体系试样;在复合冻结模式下开放体系试样在季节冻结阶段产生的冻胀量占总冻胀量的90%,侧向人工冻结阶段所产生的冻胀增量很小。试验结果对人工冻结法的在实际工程中的应用具有一定的实用价值和指导意义,也为今后的数值模拟工作奠定了一定基础。