季节性冻土在我国分布广泛,其中存在着融陷、盐胀、冻胀等工程病害以及污染物迁移等环境问题。冻土是典型的多相系统,存在土、水和热的相互作用。在温度梯度下,水分会发生迁移并影响土壤结构的变化,从而引起盐胀并形成污染运移通道。而土壤冻结过程引起的自净作用,使得地下水中的可溶性盐产生迁移,从而引起次生盐渍化以及污染扩散等问题。因此,开展冻结过程中的溶质迁移模拟研究显得十分必要。本文基于金兹堡-朗道理论,利用Karma的模型为基础,耦合溶质运移方程、温度场方程,构建了孔隙尺度和土柱尺度下的相变模型来研究溶质运移的规律。取得如下初步认识:(1)构建了水溶液相变模型,模拟了初始溶质浓度、溶液温度对冰晶生长、固液溶质分配的影响。模拟结果显示:温度越低,冰晶的生长速率就越快,冰相排出的盐分就越多。此外,溶液初始浓度的增加会使冻结前缘迁移速率减小;(2)构建了饱和二维孔隙尺度多孔介质冻结模型,模拟研究了初始溶质浓度、溶液温度对孔隙中冻结前缘、溶质分布的影响,刻画了多孔介质中溶质包裹体的形成过程,并通过参数敏感性分析研究溶质包裹体的形成规律。模拟结果显示:由于多孔介质颗粒传热效果较溶液传热效果好,会导致在局部区域冻结前缘运移速率大于溶质峰运移速率从而形成溶质包裹体。此外,初始溶液浓度对包裹体溶质浓度影响较大,而温度对包裹体溶质浓度影响较小;(3)通过孔隙尺度上升,并耦合非热力学平衡方程,构建了饱和一维土柱尺度多孔介质冻结模型,模拟研究了表层温度恒定、表层温度周期性变化对孔隙中冻结深度、骨架温度、溶液温度以及溶质分布的影响,并通过参数敏感性分析了不同孔隙率、冻结温度、分配系数以及初始浓度下的变化规律。结果显示:能量传递在多孔介质的传输过程随着距离的增大具有滞后性、衰减性。孔隙率越小、冻结温度越大、分配系数越小时,溶质峰的浓度就越高,越容易出现盐胀现象。当表层温度周期性变化时冻结深度为47cm小于温度恒定时的58cm,但溶质峰最大浓度大于温度恒定时。