建(构)筑物基础的冻胀融沉破坏一直是寒区工程所面临的主要问题,其严重影响着上部结构的稳定性。螺旋桩是一种拥有良好抗拔承载力和整体稳定性的新型桩基础,在非冻土地区抗拔工程中已经得到验证。近些年发展起来的寒区光伏发电工程,已经开始使用螺旋钢桩作为光伏电池板的支架基础。目前国内外关于螺旋桩的冻胀融沉特性研究相对缺乏,研究成果尚不成熟,因而针对光伏支架螺旋钢桩的冻胀融沉特性加以研究,不但对光伏发电工程具有重要意义,也对寒区工程桩基选型具有重要指导意义。本文采用室内模型试验的方法对桩型参数不同的螺旋钢桩进行冻胀融沉特性研究,主要研究内容包括:1)以传统桩基冻拔受力分析和非冻土环境下螺旋钢桩抗拔承载力分析为基础,提出螺旋钢桩在桩周土冻胀过程中桩身受力特点,分析了冻深范围内螺旋叶片对于冻拔力大小所产生的影响,并针对半螺旋桩提出一种桩顶冻胀力的简单计算模型。2)通过基础试验测定了填土的各项物理指标,为冻胀融沉试验提供了基础。通过试验结果可判断所选土样为粉土,属强冻胀土。3)在桩顶无约束的情况下,对不同型号的螺旋钢桩进行一维冻胀试验和融沉试验,分析了试验过程中箱内土体温度场变化规律、桩身冻拔位移量发展规律以及融化阶段桩体沉降规律,并拟合得到冻拔位移量Δh和冻结深度Hf的多项式方程。对比试验结果可得到,在冻土层内布置螺旋叶片会大大增加桩体冻拔位移量,减小未冻土层范围内的螺旋钢桩螺距并增大螺旋叶片直径均会提高桩体的冻胀融沉稳定性。4)在限制桩顶冻拔位移的情况下,对不同型号的螺旋钢桩进行一维冻胀试验和融沉试验,分析了试验过程中桩顶冻胀力的发展规律,并拟合得到桩顶冻胀力N和冻结深度Hf的指数方程。对比试验结果可得到,在冻土层内布置螺旋叶片会大大增加桩顶冻胀力,减小未冻土层范围内的螺旋钢桩螺距并增大螺旋叶片直径对减小桩顶冻胀力有一定作用,但效果不明显。