黑龙江省作为中国重要的商品粮基地之一,且地处季冻区分布带。受低温环境影响,渠基土温度场、水分场变化频繁,输水渠道冻融变形破坏时长发生。为更好的揭示冻胀机理及冻融作用对渠道边坡破坏试验。本文主要研究了以下内容:以灌区低液限黏土为研究对象,采用了冻融循环试验箱、数据采集仪器、位移传感器、热敏电阻等冻胀监测仪器,进行冻结作用下该黏土水分迁移和冻胀过程试验,探讨不同温控模式、干密度、含水率对冻结过程影响;根据冻土相似试验理论对模型进行时间、几何尺寸相似分析,以北引输水灌渠低液限黏土为边坡材料,研究铰接混凝土块护坡在冻融作用下冻胀及水分迁移规律,采用铰接混凝土进行护坡,开展室内冻土边坡模型试验研究。试验结果表明:首先,通过冻胀试验得出在相同冻结指数条件下,不同温控模式的土样温度场冻结锋面位置、温度梯度发展等差异性显著;a1(规范模式控温)水分迁移量大于a2(冻结指数等效模式控温),水分迁移量大小与冻结锋面发展快慢有较强响应关系;在相同温控模式下,土样干密度、含水率对土层含水量变化趋势影响较小,其趋势受温控影响较大,且土样极值含水率产生位置受温控模式影响;在相同土样干密度和含水率下,a1温控模式产生土样冻胀变形大于a2温控模式,冻胀、冻缩现象更加显著。其次,通过渠道冻融边坡得出随着土层深度增加,土层温度受环境温度影响逐渐减弱,这与考虑相变潜热温度场模拟结果基本一致,铰接混凝土(AC)护坡试验段最大冻深为27.2cm,对比试验段最大冻深42.3cm,AC护坡对冻深的发展较强抑制作用;渠道边坡最大冻胀量在1/3坡高处,冻融循环渠道边坡具有残余冻胀变形,最大残余变形在1/7坡高处,受铰接混凝土护坡作用,AC护坡最终冻胀量弱于土坡冻胀量;冻融作用后每层含水率出现水分重分布,渠道冻融作用后比最大冻深处水分迁移量大,土坡水分迁移量明显大于AC护坡水分迁移变化,不同的渠坡位置水分迁移量大小依次为1/3H、1/7H、渠顶。最后,运用数值模拟软件,模拟铰接混凝土与土坡的温度场、水分场及其变形场,为工程实践做参考。