水资源短缺是宁夏农业发展的最大制约因素,进入21世纪,国家加快农田水利改革与发展的速度,宁夏的水资源矛盾更加日益显著突出,尤其是农业需水量高居不减。为响应国家“十二五”规划,提高灌区水资源利用率,宁夏加快了农田高标准水利设施建设的步伐,修建衬砌了大量支、斗、农渠,以期减少渠道灌溉水资源的渗漏损失。从实地调查情况看来,修建渠道后,灌区水资源有效利用率得到显著提高。但由于宁夏地处季节性冻土区,渠道受冻胀破坏情况较严重,新修建的渠道用到两三年就会发生严重的冻胀变形破坏,防渗节水效果大大降低。针对宁夏灌区渠道冻胀严重问题,本文从渠道冻胀研究状况、冻胀理论、冻胀力学模型方面,总结出影响渠道冻胀的主要因素,通过对渠道冻胀原型试验观测数据分析,总结了渠道冻融过程中冻胀量、地温、冻胀力的变化规律,由室内剪切试验分别对土工膜、混凝土板与渠基土间的摩擦特性进行了研究,最后在考虑衬砌板与渠基土之间摩擦力的情况下,探索性提出了土工膜-混凝土复合衬砌的两拼式U形渠道冻胀破坏力学模型。本文研究主要结论有：(1)尺寸越大、分缝越多的衬砌板冻胀裂缝越多,冻胀变形量越大,冻胀破坏越严重。不同部位冻胀变化量随日期沿渠道纵向变化基本相同,同一部位冻胀变化量随日期变化呈现出先增大后减小的现象,在2月中旬左右达到最大值,之后有所减小。(2)地温值随土壤深度的增加逐渐升高,距地表20cm以内土体受大气温度影响较大,地温值变化幅度明显；50cm-70cm范围内土体受大气温度影响较小,土体温度较为接近。(3)通过两拼式渠道土压力监测数据分析得出,冻胀力与冻胀量近似成对数关系,渠道阴坡和底部的最大冻胀力值分别为1107kpa口10.05kpa,阳坡冻胀力为5.43kpa。冻胀力与地温近似呈线性关系,渠底冻胀力与地温函数关系式为：y=-0.432x+0.1；阴坡冻胀力与地温函数关系式为：y=-0.88x+25；随着地温的回升,冻胀力最后趋近于一稳定值。(4)通过渠基土与光膜、复合土工膜、混凝土衬砌板的室内剪切试验,计算出了4种材料与渠基土接触面抗剪强度指标：内摩擦角分别为25.65°、32.72°、34.14°、34.43°,粘聚力分别为1225kPa、30.64kPa、39.74kPa、31.46kPa,接触面摩擦系数分别为0.48、0.64、0.67、0.68,可以看出,光膜、复合土工膜与渠基土之间摩擦系数小于混凝土板与渠基土的摩擦系数。(5)由两拼式渠道力学模型计算得出,混凝土衬砌结构所受最大拉应力为8.8Mpa,大于混凝土板的极限拉应力2.6Mpa,而土工膜复合衬砌结构所受最大拉应力为2.39Mpa,小于混凝土板的极限拉应力,说明复合衬砌的形式有利于渠道抗冻胀破坏。