随着交通的大力发展，在铁路，公路，水利水电的建设过程中已出现大量高地温隧道。高地温环境不仅会使支护结构材料性能劣化还会在衬砌内产生温度应力。目前，关于高地温隧道温度场及支护结构温度应力的研究成果较少。因此，本文基于现场试验，模型试验和理论分析，通过高温工况与常温工况的对比分析，探究了高地温隧道温度场变化规律及支护结构温度应力变化特性，并建立了支护结构温度应力计算模型。研究结论能为高地温隧道支护结构的设计提供一定的指导意见。本文主要研究内容如下：
　　(1)探明了高地温隧道围岩及支护结构温度场变化规律。结合现场实测和模型试验，归纳了围岩不同深度处温度场变化特性，并对高地温隧道围岩温度场进行分区。同时，研究分析了高地温环境对初期支护和二次衬砌降温速率、降温幅度和内外侧温差的影响规律。
　　(2)研制了高地温隧道相似模型试验系统。模型试验系统由隧道模型子系统、加热子系统、通风子系统和测试采集系统四部分组成，可定量模拟高地温隧道围岩初始温度和通风温度。确定了能模拟围岩和初期支护的相似材料，并测定了相关热力学参数。
　　(3)建立了高地温隧道初期支护温度应力计算模型。基于虚功原理，完成了高地温环境下初期支护温度应力的理论推导，并揭示了高地温隧道初期支护温度应力的变化规律及分布特点。在此基础上，归纳总结出了高地温隧道初期支护温度应力预测公式。
　　(4)研究分析了二次衬砌施作对初期支护温度场及温度应力的影响规律。二次衬砌施作会使初期支护出现升温-降温-再次稳定的温变过程。结合温度应力计算模型，探究了二次衬砌施作后初期支护温度应力的变化规律。