随着我国经济的持续高速发展,特别西部大开发与振兴东北老工业基地战略的实施,我国在寒冷地区修建隧道将会越来越多,这些地区由于本身的温度变化较大,造成隧道本身承受较大的温度应力,加之周围的围岩由于温度变化产生的冻胀力,将会直接对隧道造成损伤,致使结构的安全性受到很大的影响,同时也造成相当大的经济损失。因此如何能够准确的计算出隧道衬砌的受力,以及何时失效,从而能够及时的采取措施,对隧道进行修补工作,避免造成坍塌等。本文采用ANSYS参数化语言和蒙特卡罗方法,建立了含有不同初始空隙比的隧道混凝土衬砌的细观力学模型。并且根据此模型在细观力学的角度,应用ANSYS的瞬态分析方法,对混凝土衬砌在结构载荷和温度变化引起的应力同时作用的耦合载荷下的力学特性,得到了隧道在使用过程中的应变的变化规律。结果显示,在温差较大的地区没有任何的保温措施的时候,温度应力对隧道衬砌造成的疲劳损伤将会是致命的。本文以刚度衰减理论为基础,对温度应力作用下的混凝土衬砌的细观损伤裂缝的扩展做了分析,得到了铁路隧道衬砌结构疲劳损伤裂缝的发展变化规律。研究结果表明,在温度应力作用的初期隧道的应变增长比较大,中期属于稳定增长状态,温度应力在后期对隧道的损伤将会是致命的。