随着我国经济的飞速发展,我国的交通事业也有了迅猛发展,在季节性冻土区有一大批隧道正在运营或建造。季节性冻土区隧道外界的温度会随着季节的更替而发生周期性变化,在寒冷季节隧道极易发生冻害,而温度升高以后围岩又会融化,在长期的冻融循环作用下,岩体会受到严重的损伤。本文针对季节性冻土区隧道冻害的预防和治理,开展了冬季隧道内空气温度场、围岩温度场的研究,得到了相应的变化规律;对比分析了不同的保温层的材料、厚度和铺设方式对隧道保温效果的影响;采用弹性力学计算方法,研究了围岩的冻胀力。研究成果如下:(1)根据后鞍山隧道工程实例,结合传热学和流体力学等学科,应用大型有限元软件ABAQUS建立三维的隧道数值分析模型。通过对比实测数据验证了模型和计算方法的可靠性,分析了入口风速、风温以及隧道长度对隧道内空气温度场的影响及分布规律。(2)结合后鞍山隧道工程实例,应用有限元软件ABAQUS建立了二维的隧道数值分析模型,并验证了模型的可靠性,开展了隧道围岩温度场的数值模拟分析,探究了隧道不同断面处的围岩温度场分布规律及围岩冻结深度。(3)应用有限元软件ABAQUS研究了保温层的材料、厚度以及不同铺设方法与隧道围岩的保温效果的关系,对不同条件下的铺设效果进行了评估,选取了合理的保温材料、厚度及铺设方法。(4)探究了围岩冻结深度、衬砌厚度、衬砌弹性模量、冻胀率对衬砌冻胀力的影响规律。