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冻土作为一种特殊的土体介质，是寒区工程、环境和气候重要的研究对象。近年来，随着我国经济的发展及西部大开发战略的实施，越来越多的工程项目在寒区建立，使得冻土变形过程研究变的尤为重要。冻胀和融沉是寒区工程建设两个最主要的病害，给寒区工程建设及运营带来了极大的危害，其本质是冻融过程中水热力三场耦合问题。因此，充分地认识冻土的物理力学性质及水热力三场耦合过程是冻土工程建设的关键，也是解决冻土工程的先决条件。其中，相变、水分迁移及冰分凝是三个最主要的核心问题。由于它们均发生在冻结缘区，因而与冻结缘过程密切相关。 冻土孔隙水压力测试是探索冻结缘过程，进而认识冻融过程中水热力三场耦合的重要内容和手段。为此，我们初步探索了冻土环境中孔隙水压力的测试技术。借鉴已有的冻土孔隙水压力测试技术，对融土张力计进行了改进和设计，获得了冻土孔隙水压力测试探头，探头共分为三个部分:陶土头、酒精媒介和压力传感器。然后利用改进的孔隙水压力探头针对青藏砂土和粉质粘土进行了大量的室内孔隙水压力测试试验。基于获得的孔隙水压力，给出了冻结过程中孔隙水压力的变化模式，并分析了影响孔隙水压力变化的各种因素。在此基础上，对冻结缘过程进行了讨论分析，其中包括未冻区固结、冰分凝机制、水分迁移、广义克拉伯龙方程适用性及相变过程等。 通过以上的研究，主要得到了以下主要的结论: (1)孔隙水压力变化模式是多种影响因素的综合表现，其受过冷、温度、冻结速率、饱和度、冻融循环、补水条件及土质等多种因素的影响。 在正温及过冷阶段，孔隙水压力不发生明显的变化，在最低过冷温度处，冰核形成，体积水开始相变成冰，孔隙水压力会产生轻微的上升。在冻结过程中，随着温度的下降孔隙水压力变化经历三个阶段:第一阶段土样温度为正，孔隙水压力表现为一定的增大;第二个阶段土样温度介于冻结温度和某一临界温度之间，孔隙水压力表现为大幅下降;第三阶段土样温度低于临界温度时，孔隙水压力表现为略有抬升。临界温度是表征相变程度的量，当温度低于临界温度时冰-水相变几乎消失，当温度高于临界温度时冰-水相变剧烈。在融化过程中，随着温度的上升孔隙水压力逐渐上升最后稳定在0kPa附近。冻结过程中孔隙水压力受冻结速率快慢的影响。当冻结速率较大时，孔隙水压力变化幅值较小;当冻结速率较小时，孔隙水压力变化幅值较大。当土样饱和或近饱和时，孔隙水压力随温度的变化比较敏感;而当土样含水量较小时，孔隙水压力随温度的变化将极不敏感。此外，非饱和土冻结区的孔隙水压力降比饱和土冻结区的孔隙水压力降小，而非饱和土在未冻区的孔隙水压力降则明显增大。因此，在冻结区，气相可能对孔隙水压力下降幅值产生抑制;在未冻区，对孔隙水压力下降幅值加强。因此，考虑冰相的存在与否，冻结区和未冻区的孔隙水压力可能受不同的机制控制。在冻融过程中，孔隙水压力随冻融循环经历周期性变化，随循环次数的增加，变化幅值有减小的趋势。在冻融过程中，粉质粘土形成冻结缘区，有分凝冰形成，而砂土则没有冻结缘及分凝冰形成，因此粉质粘土相对于砂土有更大的孔隙水压力幅值变化。此外，孔隙水压力在封闭系统下比在开放系统下有更大的幅值变化。 (2)通过未冻土孔隙水压力变化规律间接认识了未冻区的固结过程。未冻区孔隙水压力主要受冻结锋面附近力学边界和水力边界的控制，此外还受土质、补水条件、含水量、深度及渗透系数等因素的影响。根据未冻区孔隙水压力变化规律及相应数值分析研究，我们认为正冻过程中未冻区的固结主要由两部分组成:一部分是冻胀应力增加引起的受压固结（压密沉降）;另一部分是孔隙水压力下降引起的真空固结。在不同的阶段，不同的固结方式占据着不同的主导地位，在冻结初期以受压固结为主，在冻结后期则以真空固结为主。 引进了约束力的概念，对冰分凝机制进行了拓展。指出冰分凝过程依赖驱动力和约束力，当驱动力大于约束力时骨架破裂以及冰分凝。假设驱动力为孔压，而约束力由上覆荷载和土体本身的性质决定。并且，约束力的大小受固结程度的大小影响。此外，对描述冰-水相变的广义克拉伯龙方程及其适用性进行了详细的论述。广义克拉伯龙方程在平衡状态下是完全适用的，而在非平衡状态下是不适用的。我们认为土体的冻结过程更倾向是非相平衡的过程。对稳态和动态下的冻结缘相变过程分别进行了具体的描述。稳态模型是一种理想化的模型，孔隙水压力及冰压力的变化只依赖温度的变化;而动态模型还考虑了冻土中可能的其他的过程的影响，比如过冷、固结、骨架变形、冰变形及水流等，所以孔隙水压力及冰压力的变化除了依赖温度的变化外，还依赖冻胀力、水流、应变（骨架及冰）等因素的影响。土体的冻结过程其实是先固结（压缩）而后冻胀（拉伸）的过程，传统上只考虑了冻胀过程而忽略了固结对于冻胀的影响。这里我们进一步指出分凝冰下方的固结可能导致土体约束力的增加，进而增大冰分凝的难度，从而导致冻结缘厚度的增大。