土冻结过程中的水分迁移、积聚是冻害形成的关键环节，至今仍是冻土物理学研究的前沿和重要课题。二十世纪七八十年代冻土水分迁移研究黄金时代以后，长期未有经典理论和科学认知的重大突破，冻土水分迁移中涉及的许多机理性问题和关键瓶颈难题至今仍不能准确回答，尚存在很多争议和认识上的不足，现有研究成果在实际工程中的应用并不令人完全满意。因其性质的易变性、微观性和突变性，冻结相变区（冻结缘）仍是冻土水热输运研究中的一个“黑箱”。研究评述了冻土水分迁移驱动力与迁移过程相关研究的发展历程、主要研究进展与现状；分析了孔隙水压力、土水势驱动冻土水分迁移的物理原理和基本规律，综述了孔隙水压力、土水势的理论表征与试验测试等方面的最新进展、认知现状与主要科学问题；分析了三种流行的冻土水分迁移理论，即毛细水迁移理论、薄膜水迁移理论和水汽迁移理论；总结了制约冻土水分迁移科学认知突破的关键瓶颈难题，展望了未来研究的重点和方向。认为未来的研究应加强仪器设备的改进、研发与新技术引入，重点关注冻土水分迁移驱动力的物理本质和精准监测，强化冻土水分迁移的微观过程及机制认识，需从非平衡态热力学的视角关注热质输运与冰-水相变过程，注重工...
冻胀和融沉是寒区工程建设两个最主要的病害，给寒区工程建设及运营带来了极大的危害。分凝冰的形成是导致冻胀和融沉变形最根本的原因，而冰-水压力变化研究是探寻冰分凝过程的重要内容和手段。为了研究土体冻结过程中的冰分凝过程，本项目选择青藏铁路沿线的粉质粘土作为主要研究对象，拟开展不同边界条件及不同土样状态下土体冻结过程中的冰-水压力测试试验。在试验过程中，实时监测温度、补水量、含水率、孔隙水压力、基质势及变形量等参数，并对冻结过程中成冰典型的试样进行实时可视化观测，从而确定冰透镜体的位置、厚度和间隔，以利于数据的综合分析。通过试验对比获取土体冻结过程中的冰-水压力变化，以及关键因素对其变化过程的影响程度，并在此基础上确立土体冻结过程中冰分凝形成的力学过程，及其导致水分迁移的广义力，并修正广义克拉伯龙方程，从而为冻胀和融沉变形的精确预报提供理论基础。
2016-01