人工冻结法作为一种绿色的施工方法,可以满足未来城市复杂环境下的施工需求,但是由水热迁移主导的冻胀融沉是其应用于城市地下工程不得不重视的问题,因此需要对城市地下冻结工程温度场和水分场分布规律进行精细化研究。本文以冻胀敏感性徐州粉质黏土为研究对象,基于等间距梅花型布管的垂直冻结方式,采用物理模拟试验和数值模拟的研究方法,对冻结过程的温度演变规律和未冻水重分布进行研究。首先,参照土工试验规程测定了试验用土的相关常规物理参数,通过经过标定的热电偶和介电常数水分传感器测定相关冻结特性。其次,自行组建多排冻结局部模型试验系统,设计考虑不同管间距、初始含水率、冻结温度的三因素三水平正交试验,对试验过程中内部核心冻结区的典型温度场演变和水分重分布进行分析,并依据设定的温度场、水分场均匀性的评价指标,使用极差分析法得到主次因素和优水平。再者,考虑管间距和冻结温度的影响,对饱和土等间距梅花型布管冻结方式的温度场演变进行原型数值模拟,采用极差分析的思路分别将管间距和冻结温度对各冻结壁参数的影响大小进行比较。最后,结合物理模拟试验和数值模拟的分析结果,以温度场、水分场均匀性为指标,对等间距梅花型布管方式的人工冻结的管间距和冻结温度选择进行建议。