冻胀是由于土中水的冻结和冰体（特别是凸镜状冰体）的增长引起土体膨胀、地表不均匀隆起的作用。冻胀一般会导致地面发生变形，形成冻胀垄岗。冻胀的原因包括土中原有的水结冰体积膨胀；同时也包括土冻结过程中下部未冻结土中的水分迁移并向冻结面富集，水分相对集中，水与土粒分异形成冰透镜体或冻夹层，使土体积膨胀。

自然界的物质中，唯独水在摄氏零度结冰的过程中，体积增大，产生占位空间，挤动了其它物体，作用在其它物体上的力就是冻胀力 。

细颗粒土的冻胀不只是孔隙水9%体积膨胀造成，还有水分向冻结锋面冻结成冰而造成。水分迁移后冻结往往形成冰透镜体。

水冻结成冰，水质不同，冻结的温度不同，冻结成冰的体积也不同，一般的饮用水结冰，体积比原体积大十分之一。

不同的物质含水后，冻胀体积增大值也不一样。有的物质浸水后，质量和体积都发生变化，但是经过冻结，体积都会增大，增大多少，这要看物体大小、质量、密度、可压缩性、含水量、温度等条件，经过试块试验，每立方厘米破损强度是多少，作用在其它物体上的力就是冻胀力值。

（1）冻胀力作用在物体或建筑物的底部，地基面积和体积的胀力及侧面摩擦力可以计算得出。

（2）冻切力作用在物体侧面或建筑物侧面，接触面积可以计算，但土地地基太大，水平方向的冻切力是不容易计算的。

冻胀，尤其差异性冻胀是造成工程建筑变形以致破坏的主要原因，属工程冻土学研究的重点课题。

建筑物、构筑物都建在土地上，土含有不同的水量，经过低温冻结，体积增大，产生不同程度的胀力，作用在建筑物、构筑物和道路上，对我们劳动的成果造成很大的破坏和严重的经济损失。

（1） 冻胀对建筑物构筑基础的破坏。

冻胀使基础整体抬高或者局部抬高。经过冬夏多次冻 融、缓冲，基础断裂破碎，基础局部冻胀使建筑物产生裂纹，严重的出现裂缝，呈现上宽下窄，也可能产生多条裂缝，呈现出现倒八字形状。冻切力对基础产生侧向推力，使基础侧向位移。条形基础局部断裂，基础侧向产生垂直裂纹。由于基础的抬高和位移，支撑其他墙体产生裂缝，裂缝的部位和形状因构造和结构而异，有垂直的、斜向的、水平的。必须观察裂缝进行综合分析，是冻胀还是沉降，才能确定。冻胀对独立的石砌基础，可能产生局部抬高断裂和侧向推断。可以使混凝土地梁断裂，墙体倒塌。

（2） 冻胀对墙体的影响

由于墙体含水率高，温度达到零点以下，使墙体变形，墙面装修脱落，经过多次冻融，使墙体碎裂倒塌。

（3） 冻胀使防水层破裂。

（4） 浸泡反复。

（5） 冻融。

（6） 使排水口堵塞建筑荷载增大。

（7） 使房屋倒塌。

（8） 冻胀使道路结构断裂。

（9） 面层裂缝变形、渗水。

（10） 循环产生冻融。

（11） 道路不能正常使用。

（13） 冻胀对现浇混凝土的破坏，当混凝土初凝含水时，温度低于零度，水结成晶体，使混凝土脱水，膨胀。造成混凝土强度减小或者粉碎。

我们国家地域广阔，地理位置跨度越大，根据气候将各个地区划分为热带、亚热带、温带、寒带四个区，北纬38度以北为寒带地区，由于有些海拔高度影响，部分地区也划为寒带。工程设计根据不同地区，抗冻胀冻切设防也不尽一致，工程设计首先要考虑，当地最低气温持续时间，又要考虑地质条件、使用工能以及当地的建筑材料、经济效益等诸多因素进行设计。

比如：大庆地区属寒带地区，随着自然环境和气候变暖，油田的开发建设，人员增加，生产、生活的活动，气温也不断的升高，因此，工程建设防冻胀冻切的方法也在不断变化。大庆油田开发建设初期，冻土层最深可达3米，主要的建筑工程，基础防冻胀设防2.2米深。而最近几年来冻土层深仅2米，建筑工程防冻胀设防是2.2米或1.8米。

由于新的建筑材料开发、生产、应用和人们对抗冻切力的逐步认识，抗冻胀的方法多种多样，例如：

（1）大型的、重要的、高层建筑依然采取地基设在冻层以下，防止冻胀。

（2）一般的单层建筑物和构筑物设在冻层上，采取适当的措施，垫砂、钢渣、炉渣 、基础加大、增设地梁等。

（3）基础周围添砂、炉渣或者不含水的缓冲材料，防止冻切力。

（4）基础周围回填土要求夯实，密实度、干容重符规范标准，避免水浸泡。

（5）施工中不使用含水率超标的材料，即使有些建筑物构、筑物含水也要在气候降到零度之前，使水分蒸发达到合格标准，避免冻胀破坏。

（6）混凝土在零下施工时，将骨料和水加温，在混凝土终凝前使水分吸收和蒸发，在温度达到零下不结晶。

（7）建筑物、构筑物进行防水，使各部位不受浸袭和加热、保温、采暖等。

2012年12月，哈尔滨至大连客运正式运营。哈大客专造价超千亿元，设计时速350公里，实际运行时速却不到200公里。原定于2013年4月1日提速计划延迟，疑与工程偷工减料问题有关。据媒体报道，2012年下半年，哈大客专路基出现大面积冻胀 。

一位铁路工程领域资深人士表示，哈大高铁与京沪相比，处于高纬度的寒带，最低气温能达零下40度左右，气温的巨变对路基、钢轨、接触网等都有更高的材料和施工要求。东北地区由于冬夏季温差巨大，容易出现路基冻胀。在这种区域，设计、建设高铁时，要控制路基中水的含量，让水分冬天一冻，刚好把路基中的缝隙填满，不会过度膨胀，这样路基就不会随着天气变化出现冻胀循环。如果未在设计和施工中有效防止高寒地带的路基冻胀，则会使铁轨不平顺，这对使用无砟轨道高速度运行的客专来说将是致命：一、无砟轨道一旦铺好，则无法再通过填埋道砟来平顺轨面。二、哈大客专设计时速350公里，平均运行时速300公里，一旦路基沉降超过高铁施工标准要求，则会出现列车颠簸甚至倾覆的危险。

原铁道部副部长卢春房在2012年8月份举行的铁路工程质量会议上点名批评了哈大客专路基大面积冻胀问题，并指出这些质量问题根子在于施工单位只重视企业效益和工程进度，而忽略了工程质量。

根据一份《哈大客专沈哈段路基冻胀变形地段轨道分析及处理意见》由铁一院轨道所出具，意见得出结论：路基变形引起轨道面高程发生变化不仅造成偏差超限，而且对轨道平顺性也有影响，在路桥、路涵过渡段存在沉降及变形差，较大的变形差值在短距离内不能平顺过渡，容易引起较大的轨道不平顺。

在上述问题被发现并受到铁道部的批评之后，哈大客专进行了大范围整改。一位客运专线专家表示，主要补救措施是路基注浆和表面封闭的方式。所谓路基注浆，就是在路基上钻孔，然后向路基注入水泥灰浆，提高路基的密实度，然后用沥青作为防水层，对路基表面进行封闭处理。