厦门地铁三号线海底区间盾构机施工过程中受不良地质影响,导致刀盘、刀箱磨损、盾构受困停机。解困方案采用双向分期冻结地层加固方案,在刀盘前方开挖施作修复工作室,修复刀箱、更换刀具。本文以厦门地铁三号线海底盾构冻结解困工程为背景,以近海冻土热物理力学试验结果为基础,采用数值模拟和物理模型试验的方法展开研究,经数据分析和综合对比,得出结论。首先,对厦门地铁三号线海底盾构冻结解困工程现场取样,并对三种近海土样进行冻土物理力学参数试验,获取近海冻土抗压强度、弹性模量、泊松比、抗折强度、结冰温度及导热系数等参数,作为后续数值模拟和物理模型试验的材料参数取值依据。其次,通过数值模拟分析方法分别进行典型参数计算、单因素试验以及正交试验。在典型参数计算中选取适当参数,对双向分期冻结温度场及冻结壁开挖施工进行计算分析,获得冻结壁的温度场、位移场和应力场变化规律;在单因素试验中研究冻结初始地温、隧道埋深、隧道直径、开挖步距、地表荷载对冻结壁位移场和应力场的影响;在正交试验中获得上述因素对冻结壁温度发展及变形规律的影响显著性大小。再次,以实际工程为原型,对模型作必要的简化,根据相似理论,进行物理模拟试验的研究。自行研究、设计双向分期冻结隧道开挖模拟系统,获得温度场和位移场试验数据并进行试验数据分析。最后,通过数值模拟与物理模拟试验的结果进行对比分析,结果证明两种研究方法得到的规律是可以互相验证的,本文所得结论具有一定参考价值。