随着我国经济的快速发展,基础设施建设也进入快速发展时期,加之西部交通发展战略,隧道工程逐步向高海拔严寒地区发展。但寒冷地区的病害,大大影响了隧道功能的使用,严重威胁行车安全。隧道冻害是影响其结构稳定与行车安全的重要原因,处于严寒地区的隧道都极易发生冻害。因此,采取有效措施防止隧道产生冻害,是隧道工程界迫切需要解决的问题。近20年来,针对寒区隧道温度场分布规律及冻害防治技术等各国学者进行了相对系统的研究,同时也提出了很多理论和方法。这些理论及方法为寒区隧道的抗防冻胀设计与施工提供了依据。但由于隧道具有特殊的工程特性,如地理位置、地质条件、复杂环境以及施工技术水平等,目前仍存在很多问题需要进一步研究。本文在查阅国内外文献资料的基础上,以陈家沟铁路隧道为背景,开展了隧道冻害发生机理、防治措施及温度场分布规律三方面的研究,研究内容包括:(1)围岩冻胀特性、混凝土冻胀特性与隧道冻害发生的机理;(2)隧道冻害程度进行等级划分;(3)从防排水和保温两方面研究冻害的防治措施,并探讨了新型的防水层铺设方法;(4)以陈家沟隧道为背景,采用数值方法,分别分析了保温层厚度以及保温防护段长度对隧道温度场的影响,提出了防冻胀措施。