深土冻胀融沉特性研究是人工冻结法向城市地下空间推广的关键技术和重要基础研究工作。由于目前国内缺乏统一的冻胀试验装置,本文自行研制了可实现微机数据采集的冻胀试验装置。利用该装置首次针对典型土质——粘土,系统地进行了冻胀特性的单因素和正交试验。通过开放系统冻胀率试验,研究了冷端温度、含水率、干密度及上部荷载对土体冻胀率的影响。冻胀率随冷端温度的降低、含水率的增大和干密度的增大而线性增大;随上部荷载增大呈指数规律减小,其中含水率的影响最显著,冷端温度次之。通过开放系统冻胀力试验,研究了冷端温度、含水率、干密度及上部荷载对土体冻胀力的影响。冻胀力随冷端温度降低、含水率的增大、干密度的增大和上部荷载的增大而增大。通过冻融特性试验,得出土体在经过冻结和融化过程后本身的结构性如密度、孔隙比、压缩性、强度、渗透系数等的变化规律;通过对试验中温度和位移数据的分析,得出冻结过程中冻结锋面位置、冻结和融化过程中温度场的发展规律以及冻融过程土体冻胀量和融沉量的发展规律。此外,通过试验得出冻结前后土体一些物理性质如水分、密度等的变化规律,通过冻胀率和冻胀力的试验数据,利用关系曲线回归分析得出冻胀率和冻胀力之间的关系式。论文最后讨论了研究成果在工程中的应用,并提出了人工冻结法凿井工程中预防和减小冻胀应力的冻结设计方案和施工技术措施,这些工作对今后人工冻结法在工程中应用和减小对周围环境的危害具有重要的实用价值和理论指导意义。