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分凝冻胀是冻土工程中关注的热点和难点。目前，已有的冻胀理论模型和试验多以不含盐的土体为研究对象，而冻土区实际工程常常遇到盐渍化土体，与不含盐冻土的冻胀机理存在显著差异，含盐冻土中分凝冰的出现和生长机制尚不清楚。因此，开展一维冻结下含盐冻土冻胀机理研究对盐渍化冻土工程建设具有重要意义和科学价值。
本文以多年或季节性冻土地区盐渍土工程涉及的一维冻结问题为背景，采用理论分析、数值计算、室内试验相结合的研究手段，对盐渍化冻土物化特性、水盐分布、透镜体演化及变形机理进行了系统的研究。在建立具有明确物理意义的直毛细管下冻土水力传导系数理论模型的基础上，考虑冻结过程孔隙结构的改变进一步修正水力传导系数；建立了盐分作用下单一透镜体的演化模型；以及水热盐耦合分离冰冻-盐胀理论模型；揭示了一维冻结下盐渍化冻土冻盐胀、结晶盐分布、分凝冰生长及层状分布机理；研发了冻结过程盐胀动态测定的新方法。本文获得主要研究成果如下：
（1）考虑土颗粒对未冻水膜的吸附作用以及盐分对孔隙水的影响，优化了基于冰水界面水膜热力学理论的等效水压力表达式。同时，引入毛细管理论，获得直毛细管下含盐正冻土水力传导系数模型，并与试验数据及多种经验方法比对，证明了模型的合理性和可靠性。考虑冻结过程中土体的宏观变形是孔隙形态改变的结果，将孔隙半径修正因子引入局部纠正系数和渗流路径的曲折度，进一步完善了考虑变形作用下正冻土水力传导系数模型。最后，给出该模型中参数m的确定方法，并认为对于冻土m的最优值应取3.8。
（2）考虑冻结缘内浓度梯度、温度梯度和荷载梯度的作用，研究了含盐冻土中水分迁移的驱动力，揭示了含盐条件下分凝冰的生长机制，结果表明透镜体生长厚度与温度梯度绝对值成正比，而压力梯度和浓度梯度则抑制透镜体的生长，三个梯度本质上影响等效水压力梯度。浓度梯度对透镜生长的影响度要高于另外两种因素。因此，透镜体演化过程中浓度梯度和压力梯度需要重视且必须考虑。
（3）推导获得考虑盐分影响的土颗粒表面水膜压力，发展了含盐冻土中分凝冰的分离准则。考虑盐分结晶以及溶质在冰水两相中的分布，结合溶质结晶动力学方程，建立了适用于正冻土的溶质迁移方程。基于此，耦合水和热方程、主动区固结作用、分离准则以及含盐冻土冻结特征曲线，发展了水热盐耦合分离冰冻盐胀模型体系。该方程体系综合考虑了原位冻胀、分凝冻胀、盐胀以及土骨架变形，能够很好地预测冰透镜体以及结晶盐的发育。若不考虑盐分影响，则模型退化为传统的水热耦合分离冰冻胀模型。
（4）对于初始含量较小的土体，冻结过程中结晶盐易出现在最暖分凝冰靠近冷端的位置。而对于初始含盐量较大的土体，盐分结晶会发生在冻结的全过程，在最暖分凝冰靠近冷端的位置以及最后冻结缘中盐分结晶量大。结晶盐的出现与分布是冰水界面溶质有效分布系数对浓度影响的结果。高含盐量土体中分凝冰呈现的微层状分布特征则与水膜压力和等效水压力有关。
（5）基于土体电阻与孔隙浓度具有强烈依赖性，通过理论推导出含盐正冻土电阻率与未冻水含量、温度以及孔隙溶液浓度之间的数学关系式，进而计算盐胀变形量。该方法为正冻土中盐胀的测量提供了一种新思路，也为研究冻胀、盐胀的演化机理提供理论支撑。
本文以多年或季节性冻土地区盐渍土工程涉及的一维冻结问题为背景，采用理论分析、数值计算、室内试验相结合的研究手段，对盐渍化冻土物化特性、水盐分布、透镜体演化及变形机理进行了系统的研究。在建立具有明确物理意义的直毛细管下冻土水力传导系数理论模型的基础上，考虑冻结过程孔隙结构的改变进一步修正水力传导系数；建立了盐分作用下单一透镜体的演化模型；以及水热盐耦合分离冰冻-盐胀理论模型；揭示了一维冻结下盐渍化冻土冻盐胀、结晶盐分布、分凝冰生长及层状分布机理；研发了冻结过程盐胀动态测定的新方法。本文获得主要研究成果如下：
（1）考虑土颗粒对未冻水膜的吸附作用以及盐分对孔隙水的影响，优化了基于冰水界面水膜热力学理论的等效水压力表达式。同时，引入毛细管理论，获得直毛细管下含盐正冻土水力传导系数模型，并与试验数据及多种经验方法比对，证明了模型的合理性和可靠性。考虑冻结过程中土体的宏观变形是孔隙形态改变的结果，将孔隙半径修正因子引入局部纠正系数和渗流路径的曲折度，进一步完善了考虑变形作用下正冻土水力传导系数模型。最后，给出该模型中参数m的确定方法，并认为对于冻土m的最优值应取3.8。
（2）考虑冻结缘内浓度梯度、温度梯度和荷载梯度的作用，研究了含盐冻土中水分迁移的驱动力，揭示了含盐条件下分凝冰的生长机制，结果表明透镜体生长厚度与温度梯度绝对值成正比，而压力梯度和浓度梯度则抑制透镜体的生长，三个梯度本质上影响等效水压力梯度。浓度梯度对透镜生长的影响度要高于另外两种因素。因此，透镜体演化过程中浓度梯度和压力梯度需要重视且必须考虑。
（3）推导获得考虑盐分影响的土颗粒表面水膜压力，发展了含盐冻土中分凝冰的分离准则。考虑盐分结晶以及溶质在冰水两相中的分布，结合溶质结晶动力学方程，建立了适用于正冻土的溶质迁移方程。基于此，耦合水和热方程、主动区固结作用、分离准则以及含盐冻土冻结特征曲线，发展了水热盐耦合分离冰冻盐胀模型体系。该方程体系综合考虑了原位冻胀、分凝冻胀、盐胀以及土骨架变形，能够很好地预测冰透镜体以及结晶盐的发育。若不考虑盐分影响，则模型退化为传统的水热耦合分离冰冻胀模型。
（4）对于初始含量较小的土体，冻结过程中结晶盐易出现在最暖分凝冰靠近冷端的位置。而对于初始含盐量较大的土体，盐分结晶会发生在冻结的全过程，在最暖分凝冰靠近冷端的位置以及最后冻结缘中盐分结晶量大。结晶盐的出现与分布是冰水界面溶质有效分布系数对浓度影响的结果。高含盐量土体中分凝冰呈现的微层状分布特征则与水膜压力和等效水压力有关。
（5）基于土体电阻与孔隙浓度具有强烈依赖性，通过理论推导出含盐正冻土电阻率与未冻水含量、温度以及孔隙溶液浓度之间的数学关系式，进而计算盐胀变形量。该方法为正冻土中盐胀的测量提供了一种新思路，也为研究冻胀、盐胀的演化机理提供理论支撑。