我国隧道建设目前正处于高速发展的时期,其前景与重要性不言而喻。我国国土具有很强的跨地域性。目前有大量已修建的、在建的和将要修建的各种形式的隧道。隧道建设在我国乃至世界上都是一个充满朝气,充满机遇和未来的行业。但是,复杂的建设环境让隧道建设行业充满了挑战,比如寒区隧道冻害问题,是行内建设者们必须逾越的难关。通过对寒区隧道的文献调查发现:寒区隧道受冻害程度高、经济浪费大以及存在交通安全隐患。日本,是一个多隧道的亚洲国家。有学者统计,在将近4000座寒区铁路隧道中,大量隧道在运营中受到冻害的影响。虽然国家投入了大量的资金但无法根治问题。我国是一个多冻土国家,工程建设和科研工作者都面临新时代严峻的挑战。由于起初没有认识到冻害的存在,气候、材料、以及隧道施工工艺等的问题导致了隧道冻害的发生,并为此付出的巨大的经济损失。日本曾经对国内铁路隧道线进行调查发现:凡是漏水的寒区隧道,全部形成冻害。寒区隧道工程与一般地区相比,要解决多项复杂的技术性问题,其中最主要的问题是寒区隧道季节性冻融、冻胀作用影响,这种周期性的加卸载作用将对隧道主体结构造成破坏,其最终造成的结果是影响施工人员和运营期间安全性及结构寿命,造成巨大的经济损失和资源浪费。混凝土是隧道建设乃至整个建设行业最为普遍而又重中之重的材料。在建设领域中混凝土的使用己有一个半世纪。研究高性能混凝土,提高混凝土的抗冻性能和改善隧道的温度条件以及水环境条件进行防冻,是如今国内外寒区隧道抗防冻的主要措施。如何在寒冷地区隧道修建中采取有效措施,避免隧道冻害现象的发生,是目前隧道工程界亟待解决的问题。本文针对寒区修建隧道所面临的一系列特殊问题,查阅了大量的参考文献,在现有技术基础上,采用"理论分析、室内试验、数值模拟"的研究方法,着力解决寒区隧道衬砌结构高性能抗冻混凝土研发和寒区隧道冬季综合抗防冻施工技术等攻关难题,并作如下工作:(1)论文通过水化热测试试验,得到水泥水化热的变化规律,在此基础上进行抗冻混凝土的研发,通过相关试验得到抗冻性能良好的混凝土配合比;(2)采用弹性力学方法进行隧道冻胀力的理论求解,采用热固耦合数值模拟方法分析隧道温度场的变化,研究隧道冻胀力。发现理论分析得到的隧道冻胀力比实际工程中测到的冻胀力大,因为实际工程中得到的冻胀力是已经释放能量之后的结果。(3)查阅文献,进行国内外调研,结合实际工程,对冬季施工中的控制和管理措施进行探索,总结冬季隧道施工中的抗防冻研究经验。