人工冻结法目前已经在地下工程施工中得到了广泛的应用,该工法形成的冻结壁具有临时支护与止水的优点。由于地层中地下水的作用,导致冻结壁的发展不均匀,最终导致工程事故。本论文根据相似模型理论的基本原理,建立了地下水渗流作用下砂层冻结壁形成模型试验装置,对地下水作用下人工冻结温度场的发展规律进行了研究。通过对不同流速的地下水作用下的单管以及双管冻结试验的结果进行分析,可以发现:(1)无流速情况下,冻结温度场四周发展较为均匀;25m/d的流速时,并可以看出下游的冻结范围的发展速度比上游发展速度快,导致冻结截面形状不是个规则的圆,相比无流速时冻结圆柱,迎水冻结锋面和背水冻结锋面距离冻结管厚度分别减少了22.4%和5.2%,上下游冻结壁厚度之比为81.8%;50m/d的流速时,相比较无流速时迎水冻结锋面和背水冻结锋面距离冻结管厚度分别减少了31.1%和9.4%。地下水对迎水面的冻结壁发展影响很大,对背水面的冻结壁发展影响较小。(2)在双管冻结过程中,水流速度的存在导致了交圈时间变慢,在本试验条件下,其中流速25m/d的交圈时间迟于无流速状态约24.5%,而流速50m/d的交圈时间迟于无流速状态约34.3%。但是这种冻结差异会随着冻结时间的增长而变小。利用有限元软件COMSOL,建立了地下水作用下冻结温度场发展规律的数值计算。通过数值计算结果与模型试验结果对比分析,可以发现数值计算的结果与模型试验的结果吻合度较高,测温点的试验结果曲线与模拟结果曲线大部分很好的吻合,验证数值计算的可靠性,为类似冻结工程提供重要的参考价值。