本文以南京地铁二号线逸仙桥站盾构出洞水平冻结加固工程为依托,应用室内实验、现场实测、理论分析和数值模拟的综合方法,对人工冻土融沉特性、冻融土体物理力学特性、人工冻土融沉对周围环境的影响规律及人工冻土融沉的防治措施进行了较系统的研究,主要研究工作包括:(1)利用自制的融沉试验装置,对南京地区典型土质进行了融沉特性室内试验,系统研究了冷端温度、含水率、干密度、荷载及融化温度对融沉系数的影响规律,采用BP神经网络建立了人工冻土融沉系数预报模型。(2)对南京地区广泛存在的淤泥质黏土进行了大量室内试验,系统研究了未冻土与融土间的物理力学性能差异和初始含水率、初始干密度、冻融开放条件、冷端温度及融化温度等因素对融土物理力学性能的影响规律。(3)结合人工冻结法施工的特点,提出了能够全面反映冻土融沉、融土本构关系变化、融土二次压缩和固结、土体开挖卸载等因素对周围环境影响的三维有限元模拟方法。(4)利用建立的人工冻土融沉对周围环境影响的三维有限元模拟方法,对南京地铁二号线逸仙桥站盾构出洞水平冻结工程实例进行了有限元分析。(5)利用建立的人工冻土融沉三维有限元模型系统地分析了不同因素变化对融化温度场、地层位移场和地表沉降速度的影响规律。(6)以数值模拟为手段,分析了解冻方式、注浆位置、注浆量、注浆次数和注浆方式对地表沉降的影响规律,指出分区强制解冻、跟踪融沉注浆是防治人工冻土融沉的有效措施。