随着我国西部大开发和振兴东北老工业基地等国策的实施,在西部高海拔与东北部寒冷地区修建的隧道将会越来越多。这些地区因其特殊的气候环境,极易产生隧道病害。如:隧道衬砌因冻胀而开裂、酥碎、剥落;隧道顶部、边墙挂冰、底部积冰、道床冻胀;隧道洞门墙开裂;隧道洞口处的热融滑塌等。这些病害不仅严重消弱了隧道的使用寿命,而且直接威胁到运营行车的安全。为此,本文开展了寒区隧道病害处治技术的研究。本文详细分析了寒区隧道的主要病害类型,并分别从隧道渗漏水与衬砌开裂两个方面阐述了病害的形成原因与作用机理。通过对国内外寒区隧道防冻措施的研究,对隧道温度场的测试和冻害机理特征的多角度分析,揭示了隧道围岩的温度场随时间的各种变化规律,并阐述了对应的各种防治措施。在此基础上提出隧道防排水为主、隔热保温多道防线的综合处治技术。本文通过对寒区隧道洞内外气温及不同深度的围岩温度进行监测和分析,得到了隧道内不同部位的温度场分布规律,得出了寒区隧道的冻结深度,并绘制出隧道围岩冻结圈,为防冻保温层的设计提供了依据。根据热传导的原理,结合有限单元法,阐述了隧道温度场、温度应力的理论计算方法,并应用ANSYS有限元分析软件,对寒区隧道温度场、温度应力进行数值模拟,验证了保温层在隧道防冻中起到了较好作用。