随着国内“一带一路”战略的深入实施,大量基础建设逐步开展,越来越多的隧道必须在高海拔、严寒等极端自然条件下建设,其中以占我国近半面积国土的季冻区域的隧道居多。由于季冻区环境温度周期性变化明显,同时隧道开挖将环境温度带入隧道一定深度范围内,导致季冻区隧道轴向和径向一定范围内的围岩和衬砌出现冻融循环,出现季冻区隧道围岩的冻胀破坏、支护结构的失稳等灾害,已严重影响了隧道衬砌结构的稳定性、适用性和耐久性,严重影响隧道的行车安全,处理不慎将会造成极大的经济损失甚至威胁生命安全。与此同时,季冻区隧道工程存在的冻融损伤问题是综合性问题,需要综合考虑到岩土体冻融时应力应变、水分迁移以及热量传导,单一因素的考虑得到的结果并不满足现实情况也并不精确。因此,研究季冻区隧道围岩的破坏机理对隧道合理设计、维护与经济性具有重要意义。本文依托季冻区后崴子隧道工程,采用室内试验,理论计算和数值模拟的方法,对隧道围岩冻融损伤机制进行研究,主要内容包括:(1)通过对灰岩的冻融循环条件下的岩石物理力学试验,得到研究区域内灰岩的冻融劣化规律,建立了季冻区后崴子隧道灰岩冻融损伤模型;(2)利用扫描电镜图像获取岩石微观孔隙分形特征,对冻融循环后灰岩的微观孔隙特性以及渗透性能的相关变化进行了研究,分析后崴子隧道灰岩微观冻融损伤机理,得到了冻融循环试验对岩石微观孔隙的影响及变化特点,从微观角度得到了冻融对岩石损伤的影响机制;(3)根据后崴子隧道围岩冻胀力的计算,得到隧道围岩衬砌区、冻结区和未冻区的应力应变冻胀规律,通过对隧道围岩水热力三场耦合数值模拟,分析得到了冻融对围岩损伤的影响规律。论文研究对我国季冻区隧道工程建设乃至交通路网的顺利发展和安全性评价等方向具有很大的研究意义。