随着国家逐年侧重西部高原、东北高纬度等偏远地区的发展,铁路和公路交通网快速向这些地区延伸,越来越多的寒区隧道也相继建成,随之而来的冻胀灾害也愈发增多。尤其是洞口段常年受雨雪、暴风等严寒天气的影响,抗冻防寒尤为重要。目前关于冻胀破坏的系统研究较少,防寒措施的设置主要依靠工程经验,缺乏防冻效果的评价依据。基于此,本文采用文献调研、数值模拟和现场监测的方法对围岩冻胀发生机理以及相关因素对冻胀的影响进行研究,并提出了防止冻害发生的有效措施,主要成果如下:（1）介绍了围岩冻胀的发生机理、寒区隧道水热力耦合控制方程以及水热力耦合计算参数的取值方法,为后文关于寒区隧道三场耦合数值分析提供了理论和参数基础。（2）依托已建玉希莫勒盖隧道工程,采用ABAQUS有限元软件建立了隧道冻胀“水-热-力”三场耦合数值模型,并对模拟过程及围岩冻融引起的隧道变形与力学响应进行了详细分析,发现在围岩冻结过程中,拱顶、拱底及地表竖向位移均向上,拱肩及边墙水平位移向洞内,而拱脚处的变形相对较小;拱脚外侧和仰拱内侧最大主应力为正值,衬砌受拉,这两处为衬砌最不利位置,且衬砌受力随着冻融周期的增长逐渐增大。此外,将模拟结果与已建隧道的现场监测结果进行对比分析,从而验证了本模型的准确性。（3）基于水-力-热三场耦合模型对新建建平隧道的冻胀过程进行模拟分析,研究温度加载时间、温度极值、围岩弹性模量、围岩孔隙比四种因素对隧道冻胀变形及力学响应的影响,发现温度及围岩孔隙比对冻胀的影响较为明显;冻结壁的厚度、衬砌变形及衬砌应力随冻融周期和孔隙比的增大逐渐增大,随最低温度的减小逐渐增大。（4）从排水和保温两个方面对防止冻害发生的控制措施进行研究。通过研究深埋中心水沟的防冻效果发现,在考虑极端温度荷载下,中水沟埋深仰拱下0.3m即可满足抗冻要求;此外,通过研究施作保温层的防冻控制效果总结出了保温层施作长度的上下限,并发现5cm保温效果基本满足防冻设计原则。