随着近些年交通需求量的增加，铁路、公路等陆路交通路网的完善便显得尤为重要，陆路交通路网的完善要求交通基础设施延伸至自然条件恶劣、过去人迹罕至的高纬度或高海拔的寒冷地区，因此需要在多年冻土、季节性冻土区域修建大量公路隧道。在已建成或在建的公路隧道中，隧道的冻害成为一个严重威胁行车安全和隧道结构寿命的问题。论文针对困扰寒区公路隧道的冻害问题，以图珲高速东南里隧道为依托，通过系统的隧道温度测试和现场试验提取数据对寒区公路隧道的温度场进行分析。同时利用有限元软件对隧道温度场和加保温层及电伴热系统的温度场进行模拟，分析其规律并结合工程实际对隧道的保温防冻进行设计。论文得到主要结论如下：1.通过系统的现场温度场测试，对隧道外大气温度，隧道内空气温度，围岩内温度都进行了分析，得到大气温度、洞内空气和围岩的热交换、通风是影响隧道温度场主要因素。2.对隧道温度场和加保温层及电伴热的温度场进行模拟，得出保温层可以减轻隧道的冻害，加电伴热系统可以提供热量，有效解决隧道的冻害问题。3.根据最大冻深当量计算方法，得出基于热阻概念下的保温层厚度计算公式，并依据气象法确定了保温层的设防长度。4.基于传热学理论推导出了电伴热系统功率的计算方法，并通过数值模拟及工程实际给出电伴热系统的设防长度建议值。5.对寒区公路隧道的防排水结构进行了设计，根据数值模拟结果建议设置保温水沟或深埋中心水沟；对整个方案的控制系统进行了初步设计。