本发明涉及分段冻结地层的冻结装置，至少包括保护管、散热管和固态制冷装置，所述固态制冷装置由若干个定向排布的半导体制冷片构成，所述半导体制冷片能够在保护管与散热管之间沿轴向和/或周向分布；在控制单元能够单独控制任一组半导体制冷片的电路、电流大小和方向的情况下，所述控制单元能够按照单独控制所述保护管内一定长度的半导体制冷片的方式实现分段冻结。本发明的冻结器，通电即制冷，可直接对地层进行冻结，无需建设冷冻站，大幅度减少工程费用和工期，降低了成本，提高了工作效率；还可根据工程需要，实现分段冻结、定向冻结及强制解冻，节约制冷成本及缩短工期；采用天然水循环降温，不存在泄漏污染环境的风险。