随着我国基础性设施建设向高寒区、高海拔地区的推进,季节性冻土地区建成的隧道数量极为庞大,而在这些高海拔地区修建的隧道都会不可避免地遇到衬砌围岩的冻胀问题。相比很多文献在研究隧道衬砌受力分析以及保温防冻方面做出的贡献,关于浅埋隧道洞口段受力特性以及冻害分析较少。因此明确洞口段的受力特征,提出针对洞口段病害治理优化尤为重要。本文通过对寒区隧道水-热-力耦合的相关理论以及研究现状进行归纳,以青海某隧道作为依托,通过有限元软件ANSYS对青海某隧道冻胀期内三维模型温度场进行研究,发现了洞口段在外界地表低温以及洞内冷空气的双重作用下,围岩冻胀情况更为剧烈,随着隧道深度的增加,远离洞口段各截面所受到地表低温的影响越来越小。通过对该隧道洞口段进行水-热-力耦合数值分析,选定距离洞口段10m、20m、30m截面计算了其应力以及变形在整个冻胀期内的分布规律。在数值模拟基础上,对该隧道洞口段选定断面进行监测。按照数值模拟选定隧道洞口段的三个断面通过混凝土表面应变计以及全站仪等测量了6个月各断面的应力和变形。研究表明:(1)通过数值模拟对衬砌结构各部位的应力数值比较发现,最大值均出现在10m截面位置。衬砌结构边墙处应力值最大,拱顶位置的应力值次之,仰拱位置产生的应力值最小。最大竖向位移发生在拱顶位置,最大水平位移发生在边墙位置。(2)通过现场监测对应力-时间曲线以及位移-时间曲线的分析发现,拱顶和边墙处的应力以及变形值随着远离隧道洞口位置逐渐减小,K36+490断面距离隧道洞门最近,边墙产生的冻胀力最大,拱顶位置次之。最大竖向位移则发生在拱顶位置。现场的监测也验证了数值模拟的理论,即隧道洞口段围岩由于双重受冻的影响相比远离洞口段位置产生更大的冻胀作用,同时该区段由于上覆土层较薄,受到影响因素较为复杂,破坏也相比其他截面更为严重。(3)针对该隧道洞口段出现的一些冻胀破坏,从保温和排水两个方面提出改进措施,同时针对类似寒区隧道洞口段的设计和整治从洞口位置的优选、保温、防水、排水四个方面给出建议。