随着西部大开发和振兴东北老工业基地等国家政策的实施，大量寒区隧道正在东北及西部地区兴建。与一般隧道相比，寒区隧道会面临更多更复杂的技术难题，这其中首当其冲的就是冻害防治问题。国内外多座寒区隧道均遭受不同程度的冻害，严重影响隧道的正常使用功能，进而危害行车安全。因此，在寒区隧道建设中如何采取行之有效的措施，规避或减少冻害的发生，提高隧道的使用寿命，是目前隧道工程界亟待解决的问题，开展寒区隧道温度场与保温防寒技术研究具有重大的工程实际意义和广阔的应用前景。本文以正在建设的吉图珲高铁东兴隧道为研究对象，通过现场监测和数值模拟相结合的方法，开展寒区隧道冻害防治的研究。主要的研究内容如下：首先，结合东兴隧道的特殊的工程地质条件，分析了原有保温防寒措施的不足，提出了改良的保温防寒措施。将隧道的一个10m长的区段作为试验段，改变隧道原有保温措施的构造，对比研究改良方案的保温防寒措施相对于原方案的有效性。接着，试验段中设置两个监测断面，每个断面在衬砌和围岩中埋设若干个温度传感器和土压力盒。在试验段附近设置两个相同的监测断面作为对照，通过对现场测试的温度场数据进行分析，揭示洞外气温、隧道内气温、衬砌及围岩内部温度和可能出现的围岩冻胀力的变化规律。监测周期从2013年11月至次年5月，基本涵盖了东兴隧道初冻期→深冻期→春融期→正常期整个冻融循环过程。随后，建立东兴隧道温度场的瞬态有限元分析模型，并根据测得的隧道内的环境温度，将其作为温度荷载施加到隧道二次衬砌表面，计算隧道的单日温度场，将计算结果与监测结果对比，验证有限元模型的可靠性。结合延吉市当地的气象资料，用气象学中常用的正弦回归法拟合出隧道全年气温变化曲线，将此温度曲线作为荷载施加到模型上，据此研究隧道在运营期间衬砌及围岩的温度场以及可能出现的冻害。最后，结合已建立并经过验证的有限元模型，研究不同的保温层构造和材料对保温防寒效果的影响，进行参数分析，提出隧道保温层优化设计方案。为同类型工程提供参考经验。