以地源热泵技术在农业节能领域中的应用为研究背景，针对地下换热管土结构冻胀变形问题开展数值模拟研究，基于孔隙增长率函数、冻土本构方程、含水量方程和相变传热理论建立数值模型，并结合试验验证该模型的有效性。利用模型对冻胀过程中岩土应力和管体变形特性进行分析，并考察管体降温速率（0.1、0.2、0.3℃/h）对上述2方面的影响。结果表明，岩土冻胀应力和管体变形程度均随冻结范围增大而增大，当冻结直径达到365 mm时，进水管流通面积减小约3.5%，出水管流通面积减小可超过4%，可见出水管的变形更为明显；冻结范围基本一致的情况下，换热管体缓慢降温可导致较大的岩土冻胀应力和出水管变形。
热泵系统 管体 变形 管土结构 冻胀 岩土应力