地源热泵技术作为一种高效节能、绿色环保的新型节能减排技术,近年来在我国已经被广泛地应用到了工程实践中。然而,水源热泵机组-地源热泵系统使用会引起地面沉降,严重威胁到人民生命财产安全,国内目前对此研究甚少,基本上是一片空白；地源热泵地埋管换热器设计的关键影响因素是岩土热物性参数,由于地下岩土介质的复杂性、高不确定性以及现有测试方法中岩土热物性参数测试点有限等,导致现有测试方法测得的岩土热物性参数具有较大的不准确性。因此,如何对地源热泵系统使用引起的地面沉降进行预测以给设计提供可靠依据,如何设计一种方法在有限的时间内测试较多岩土样本热物性参数以提供可靠的设计参数,是亟待解决的难题,解决好以上两个难题具有重要的工程应用价值。本文针对上述两个问题进行了如下研究：本文首先介绍了国内外现有的抽水沉降模型,指出了它们对于研究水源热泵机组-地源热泵系统抽水沉降机理的不适用性。接着分析了水源热泵技术使用引起地面沉降的机理,结合现有抽水沉降模型和水源热泵现行设计理论,运用地下水动力学、传热传质学等学科知识,创建了一个基于水源热泵机组的地源热泵系统耗能量与沉降量的数值模型,用以预测水源热泵机组-地源热泵系统使用引起的地面沉降量大小。最后,进行了工程实证分析,通过工程实证分析确认了本文所创建的耗能量-沉降量模型对沉降的预测较准确,具有较高的理论价值和工程应用价值；本文还建立了地源热泵地埋管传热数值模型,并同时利用实验手段和有限元模拟手段对地源热泵地埋管换热器的传热过程和传热机理进行了分析和研究,旨在为设计具有置换功能的岩土热物性测试仪器提供可靠的理论支持,同时,本文所进行的有限元分析也佐证了本文所设计的实验方案的可行性,为正在进行的实验提供了有力的理论支持。本文所进行的研究还存在很多不足的地方,比如耗能-沉降数值模型中没有考虑时间因素,只考虑了单个含水层和单井抽水的简单情况,所设计的测试岩土热物性参数实验还需进一步优化,及本实验与工程实践的结合方面需进一步深究等。