已建的季节性冻土区挡土构筑物,在冻融循环作用下,墙后填土易产生冻胀,严重时会造成墙体开裂、倾覆等问题,严重影响其耐久性,并降低其使用寿命。简单的、传统的维修又无法从根本上解决问题,使挡土墙构筑物常年处于“带病运行”状态。因此,开展季节性冻土区挡土墙防冻胀技术的研究具有重大的现实意义和工程应用价值。在综合考虑我国当前能源、经济、环境及工程技术的基础上,本论文提出基于地源热泵的季节性冻土区挡土墙防冻胀系统。该系统将地源热泵技术与挡土墙防冻胀破坏相结合,利用地源热泵,将土壤中的低位热能“提取”出来,经热泵机组提高品位后,输送至挡土墙填土中以加热填土,从而达到防止挡土墙发生冻胀破坏的目的。该方式不仅能解决挡土墙冻胀破坏问题,而且能充分利用可再生能源,以达到节能的目的。本论文通过理论分析和数值计算方法,对不同工况下季节冻土区挡土墙填土温度场分布进行了分析研究,并对地源热泵的设计、施工及相关注意事项进行了介绍。主要内容如下：(1)在综合考虑热传导、对流换热及气温等各类边界条件的基础上,利用ANSYS有限元软件,对季节性冻土区挡土墙的非稳态温度场进行了数值模拟,得到了温度场分布图。此外,分析了冻融循环中墙后填土温度随深度的变化规律,得到了冻结线的最大包络范围,为地源热泵的设计提供了理论依据。(2)以保证墙后填土温度不低于其冻结点为前提,分别对不同工况(不同排管间距、不同加热流体温度)下温度场分布进行了数值模拟,并在综合考虑加热管使用寿命、能耗及极端气候作用等因素的基础上,确定了较为合理的加热管的布置方式及加热流体的温度。(3)根据挡土墙所需最大热负荷值,对地下换热器的型式和长度及换热井的数量和间距进行了设计,继而对机房内设备进行了选择。并对一些重点部位的施工,如回填、热熔等做了详细的说明,为地源热泵工程的施工提供较为完备的参考资料。综上所述,本文对基于地源热泵的挡土墙防冻胀系统进行了应用基础研究,验证了系统的可行性,并为该系统的更深入研究奠定了基础。同时,也将地源热泵的应用领域由原来的暖通领域推广至挡土工程领域。