随着大量寒区公路铁路交通隧道的通车运营，隧道冻害问题日益严重，如何有效合理的解决隧道冻害问题已经成为当前隧道工程建设与维护中需要解决的关键问题。　　 众所周知，冻结点以下温度和一定的水量是形成冻结条件的必要因素。目前各国隧道工作者广泛认可的寒区隧道防治冻害的有效措施-防冻保温层技术，但是对于保温层的材料选择，材料厚度以及材料位置还处于研究阶段。本文针对防冻保温层技术提出了玻化微珠保温砂浆保温层代替有机保温材料，提出玻化微珠保温砂浆中间隔热层体系，并围绕该保温隔热体系展开试验和理论研究，为隧道保温技术提供新的材料与技术参考。论文的主要研究内容和结论如下:　　 (1)玻化微珠保温隔热砂浆配合比试验研究　　 通过正交试验来寻找寒区隧道中应用的玻化微珠保温砂浆的较优配合比，测定参数主要是材料的导热系数和抗压强度。通过18组不同的配合比试验，得到玻化微珠和水泥掺量是影响玻化微珠保温砂浆抗压强度和导热系数的两大因素。通过试验表明，当水泥用量为100 kg/m3，玻化微珠的掺量为砂浆质量的40％时，此时玻化微珠保温砂浆达到较优配合比，其抗压强度为0.483MPa，导热系数为0.0553W/(m·K)。　　 (2)隧道支护与隔热结构体系的力学模型理论分析与数值模拟　　 通过对隔热体系模型进行力学和稳定计算，包括围岩、衬砌以及隔热层的应力及变形计算，建立理论计算模型，为设计提供依据。通过对实际工程进行力学数值模拟，表明加隔热层后隧道初期支护以及隧道围岩锚杆都能满足强度设计的要求。并且通过ANSYS软件对隧道的长期安全性即隧道二次衬砌结构强度也进行了分析。　　 (3)隧道围岩温度场近似解析解及热工数值模拟　　 通过对寒区隧道进行圆形断面简化，运用数学方法建立圆形隧道的热传导数学模型，通过对微分方程求解得出隧道围岩、衬砌及保温层的轴向与径向温度解析解。采用ANSYS软件对隧道进行稳态及瞬态热分析，通过分析表明玻化微珠保温隔热砂浆具有很好的保温防冻效果。