寒区冻土工程在极端气候下面临挑战，土壤温度变化威胁工程结构稳定和安全，准确预测温度变化对工程安全至关重要。由于土壤冻结涉及材料相变，模拟预测中会出现非连续问题，基于连续性假设的热传导模型和局部偏微分方程的传统数值方法在求解该类问题时常产生奇异性。为此，本文引入近场动力学微分算子（PDDO），将经典连续介质力学中的偏微分方程转化为非局部积分形式，并基于热焓法建立相变热传导模型。选取不同近场范围模拟二维热传导过程并与解析解进行对比，确定在近场范围δ=3Δx时具有较高精度。选取不同相变材料模拟二维相变材料热传导过程，准确地模拟出相变材料在热传导过程中的温度变化以及材料相变过程。最后模拟了不同冻结温度下二维土体的冻结过程，准确捕捉到了相变温度并明显展现出相变温度平台。证实了本文提出的基于近场动力学的土冻结过程热传导模拟方法可以在给定条件下准确预测冻土温度变化。

寒区冻土工程在极端气候下面临挑战，土壤温度变化威胁工程结构稳定和安全，准确预测温度变化对工程安全至关重要。由于土壤冻结涉及材料相变，模拟预测中会出现非连续问题，基于连续性假设的热传导模型和局部偏微分方程的传统数值方法在求解该类问题时常产生奇异性。为此，本文引入近场动力学微分算子（PDDO），将经典连续介质力学中的偏微分方程转化为非局部积分形式，并基于热焓法建立相变热传导模型。选取不同近场范围模拟二维热传导过程并与解析解进行对比，确定在近场范围δ=3Δx时具有较高精度。选取不同相变材料模拟二维相变材料热传导过程，准确地模拟出相变材料在热传导过程中的温度变化以及材料相变过程。最后模拟了不同冻结温度下二维土体的冻结过程，准确捕捉到了相变温度并明显展现出相变温度平台。证实了本文提出的基于近场动力学的土冻结过程热传导模拟方法可以在给定条件下准确预测冻土温度变化。

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冻土的渗透系数是估算土体冻胀的关键参数，往往是由土体冻结特征曲线估算得到，而土体冻结特征曲线的获取往往较为困难。本文提出一种可由土水特征曲线估算饱和冻土渗透系数的方法。本文以兰州粉壤土和砂壤土为研究对象，首先测量了其土水特征曲线；其次借助Clapeyron方程，将土水特征曲线转换为土体冻结特征曲线；最后利用四组饱和冻土的渗透系数模型得到预测结果，并与已有实测值进行了对比，验证了该方法的有效性。该研究结果建立了非饱和土未冻土与饱和冻土之间的关系，可为研究非饱和地区和冻土地区的建设提供理论依据。

冻土的渗透系数是估算土体冻胀的关键参数，往往是由土体冻结特征曲线估算得到，而土体冻结特征曲线的获取往往较为困难。本文提出一种可由土水特征曲线估算饱和冻土渗透系数的方法。本文以兰州粉壤土和砂壤土为研究对象，首先测量了其土水特征曲线；其次借助Clapeyron方程，将土水特征曲线转换为土体冻结特征曲线；最后利用四组饱和冻土的渗透系数模型得到预测结果，并与已有实测值进行了对比，验证了该方法的有效性。该研究结果建立了非饱和土未冻土与饱和冻土之间的关系，可为研究非饱和地区和冻土地区的建设提供理论依据。

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