本文采用三维有限元方法,对衬砌抗压刚度的计算方法做了修正,从计算理论和手段上实现了约束冻胀模型的三维计算,考虑了冻胀体尺寸大小和作用于衬砌断面上不同部位,以算例分析说明冻胀体及其作用位置对冻胀压力的影响,并做了冻胀压力导致结构产生的内力分析.结果表明约束冻胀模型中的衬砌抗压刚度，不但与隧道断面形状、材料物理力学性质、围岩弹性抗力和冻胀压力作用位置等因素有关，而且与冻胀水体作用于衬砌断面上的受压面积大小有关。其物理意义是冻胀体作用于衬砌断面某一面积上产生单位位移所需要的压力。计算分析结果表明，冻胀体作用于衬砌断面上的面积大小，也反映了冻胀体的大小，较衬砌断面上的作用部位，对冻胀压力计算结果更为敏感。从算例分析结果看，边长为1m正四面体冻胀水体，体积仅为0.12m，即可导致结构开裂破损。其工程意义是存水空间的大小对隧道结构抗防冻至关重要，因此，施工中应严格控制。消除或减小衬砌背后的存水空间，设计上应预留后注浆措施，施工中应严格控制隧道的超欠挖，竣工后全面检测衬砌背后空洞，一旦发现应采取后注浆措施予以消除。约束冻胀模型的计算理论，仅适用于裂隙岩体隧道，对土质隧道不适用。