如今，水资源短缺问题已成为制约我国经济社会可持续发展的“瓶颈”，建设节水型社会势在必行，由于农业用水是我国用水大户，其用水效率不高且浪费现象严重，因此实现节水型农业成为重中之重。渠道输水技术是我国节水农业研究与应用中主要节水技术之一。渠道防冻胀破坏是渠道输水节水技术研究的关键问题。然而，我国季节性冻土分布约占国土面积的54%，大量渠道工程在冻融作用下发生冻胀破坏，不仅影响了工程的正常运行，增加了工程管理维护的难度和费用，也影响了防渗效果，因此，在大力发展节水农业的进程中，要想通过渠道防渗技术来提高节水效益，就必须对渠道冻害问题进行更加深入的研究。本文结合国家“863”计划课题《渠道输水系统防渗抗冻胀新材料新设备与水量监控产品研制及产业化开发》研究项目，在查阅大量国内外相关文献资料的基础上，对混凝土衬砌渠道冻胀破坏和渠道抗冻胀保温材料的应用进行了研究，研究结果可为渠道抗冻胀设计、保温材料和其厚度的选择提供科学依据。本文主要研究成果如下：1、分析了混凝土衬砌渠道冻胀破坏的机理、冻胀破坏影响因素以及冻胀破坏特征。在此基础上提出了合理的防渗抗冻胀技术措施：一是改善渠基土的温度场与湿度场，二是选择合理的断面形式和衬砌结构。2、依据有限单元法原理，以三角形剖分单元为例，建立了计算混凝土衬砌渠道冻胀破坏过程中温度场、位移场和应力场的数学模型，为用有限元方法分析混凝土衬砌渠道冻胀破坏提供了理论依据。3、将渠基冻土视为各向同性线弹性材料，把冻土和混凝土衬砌体作为一个整体，以甘肃省靖会总干渠弧底梯形混凝土衬砌渠道为研究对象，采用ANSYS软件对其进行热——结构耦合分析，研究了渠道温度场、位移场及应力场的分布规律。温度场计算结果符合渠道阴坡、渠底及阳坡温度分布规律，与渠床基土的冻深情况相吻合；位移场计算结果与渠道冻胀变形情况基本一致，模拟结果满足精度要求；应力场计算结果显示在渠道容易发生冻胀破坏的地方均产生了较大的拉应力。4、通过对比分析憎水珍珠岩、聚苯乙烯和挤塑式聚苯乙烯三种保温材料，得出在相同厚度下挤塑式聚苯乙烯保温板对渠道的保温效果最好。在此基础上，分析了弧底梯形渠道在铺设不同厚度XPS下的温度场分布情况和冻胀位移变化情况，据此选择出该渠道合理的挤塑式聚苯乙烯保温板厚度为4cm，从而为渠道保温板厚度选择及施工提供了技术支持。