本论文以国家自然科学基金“基于冻融作用下特定重金属污染物的迁移及净化技术研究”为依托,开展了封闭系统条件下土柱单向冻结试验。本研究以配制不同溶质(氯化钠)浓度的黏性土为研究对象,进行了土柱冻结试验,探究了温度、水分和溶质运移规律及其相互之间的耦合关系。并结合仿真模拟软件COMSOL实现了冻土水热耦合的模拟,得到了各个水热物理变量的动态变化过程。得出了以下结论:(1)冻结前期,由于受到表面温度边界条件的影响,冻结锋面推移速率过快,导致冻结区水分迁移量较少;冻结后期,由于表面边界条件影响减弱,冻结锋面推移速率缓慢,有充足的时间水分向冻结锋面迁移,导致水分的迁移量增大。(2)水分的迁移对溶质的迁移影响显著,表现为随水分迁移量的增加溶质的迁移量亦增加,反之减小。(3)在相同的负温条件下,土壤中溶质的存在引起土壤孔隙水冰点的降低,导致土壤孔隙中的未冻水含量增大,从而降低了土壤基质势引发水分迁移动力不足,引起水分迁移量随着溶质浓度的增加而减少的现象。(4)通过多物理场分析软件COMSOL实现了对水、热、溶质三场的耦合计算,并通过对水流和热流的动态分析,研究了冻结过程中土中水热运移过程。