我国北方属季节性冻土地区,由于反复的冻融循环过程,导致渠道衬砌冻胀破坏严重,造成水资源渗漏损失严重。浑蒲灌区是辽宁省大型灌区之一,受技术水平、维修不及时、运行管理等因素制约,导致灌区工程老化严重,渠系建筑物冻胀破坏情况加剧。为此,本文针对浑蒲灌区渠道防冻胀破坏展开研究。本文从渠道冻胀机理入手,针对浑蒲灌区渠基土进行室内换填试验与有限元分析相结合研究,选取近十年浑蒲灌区月平均最低温度-20℃作为试验的冷端温度,根据相似比法则计算出-1.2℃/h作为试验的降温梯度,对浑蒲灌区采用换填0、30、50、70、90、110mm砂砾料和粉细沙分别进行封闭系统下单向冻结试验,实时监测土样冻胀位移量与土样内部温度变化情况。在基本常规土工试验数据与渠道原型的基础上,建立有限元模型,进行温度应力-耦合分析,研究渠道在不同换填情况时温度场与应变场分布情况。之后从造价方面讨论两种换填材料、十种换填深度对于造价方面的差异,具体结论如下:（1）通过观察不同换填情况时渠基土冻胀位移量变化情况,可确定换填砂砾料和粉细沙均能降低渠基土的冻胀量,以换填深度达70mm为例,两种换填材料对渠基土冻胀量削减率分别为70.44%和59.85%,砂砾料的削减效果好于粉细沙,且随着换填深度增加,削减效果变化程度逐渐减少;通过对两种换填材料的冻胀量与换填深度关系曲线拟合,满足渠基土防冻胀设计规范标准时,砂砾料与粉细沙换填深度分别为:81.625mm和111.326mm。在相同冻结历时情况下,对换填深度与冻结深度、渠基土冻结厚度进行拟合分析,结果表明:换填两种材料均会不同程度上增加土体冻结深度,换填70mm时,两种换填土样的冻结深度分别为16.7457cm和15.2001cm,由于粉细沙的物理性质较砂砾料相比更接近渠基土,故砂砾料对冻深的影响更大;单一从换填后两种换填材料对渠基土冻结厚度方面考虑,换填粉细沙后渠基土冻结厚度要小于砂砾料,削减冻胀量效果好于砂砾料。（2）相同土柱高度时,换填前后土样内部各点温度随时间关系曲线均呈“S”型分布,换填砂砾料与粉细沙分别能使土样的起始冻结时间提前2.0h和1.3h,且均会缩短土样冻结历时,分别缩短4.0h和2.0h。对于渠道原有冻胀性土体起始时间滞后于未换填处理土体,给下层土体留出一定排水时间,降低土体含水率,进而减小渠基土冻胀量,降低渠道冻胀破坏。（3）对无地下水补给的浑蒲灌区进行有限元分析,基于渠道原型与试验相关数据,建立有限元模型,进行温度-应力耦合分析。得出无换填情况时,渠基土最大冻胀量为72.044mm,冻胀率为6.003%,与试验实测拟合实际冻深下的冻胀量68mm,冻胀率为5.667%结果相近,误差为5.9%。通过建立渠基土换填模型分析得出:稳态情况下渠基土换填对渠道的温度场影响较小,随着换填深度增加,冻深略有增加;换填后会使渠道衬砌板上冻胀位移量分散开,明显改善渠道衬砌板上冻胀量与应力集中现象;由于混凝土衬砌板对渠基土冻胀的抑制作用,在砂砾料换填60cm,粉细沙换填70cm时,渠道衬砌板上各部位的冻胀量均小于10mm,在理论上满足设计要求。（4）通过对不同换填情况进行造价计算分析,得出无换填时修筑每公里混凝土衬砌渠道需花费158.01万元,换填30cm砂砾料和粉细沙分别需花费164.14万元和165.1万元,随着换填深度的增加,工程造价也随之增加。砂砾料换填深度每增加10cm时,费用约增长3万元,而对于粉细沙,费用约增长4万元。结合冻胀削减情况而言,换填60cm砂砾料是综合安全与造价后最优选择。各工程可根据实际情况选取换填方案。