盾构始发作为盾构隧道修建过程中的关键工序之一，易引发安全事故。在盾构始发施工开始前，需按照设计要求预先对始发端头周围含水地层进行加固，以确保加固后的地层具有一定的强度和封水性，这样盾构机在等待地连墙凿通时可避免出现地层涌砂、出水以及坍塌等问题。人工冻结法因其具有地层适应性强、隔水性能好以及不造成环境污染等优点在端头加固中被广泛应用。在人工冻结法施工中，冻土的力学性质、冻结壁的厚度及强度等主要参数分析都依赖于冻结温度场的分布规律，同时冻结温度场分布规律也是指导冻结施工过程及判断冻结效果的主要依据，是人工冻结法理论研究的基础，因此研究冻结法施工过程中温度场演变规律具有重要的现实意义。
　　冻结法在太原地铁开挖中的应用尚处于起步阶段，在实际施工时更多的是凭借在其它地区工程的经验，加之太原地铁二号线主要穿越地层为富水砂层，该地层渗透性强、自稳性差，因此有必要对盾构始发端冻结法加固温度场进行深入地研究。本论文以双塔西街站盾构始发端垂直冻结加固工程为研究背景，通过现场实测和数值模拟相结合的方法对积极冻结期内冻结温度场的变化规律和发展状况进行相关研究。本文的主要研究内容和取得的成果如下：
　　（1）介绍了冻结法在太原地铁盾构始发端加固的应用，通过调研现场资料，对冻结法的工艺流程、冻结参数的设计及冻结孔布设情况进行介绍。根据现场监测的去、回路盐水温度变化以及土体测点温度数据，对积极冻结期冻结温度场变化规律进行详细分析。得出：不同测温孔在冻结过程中温度变化相似，在冻结初期土体与盐水温度之间的温差较大，热交换剧烈，导致温度下降速度较快，而后由于相变潜热的存在导致温度出现短暂回升，在相变潜热释放完毕后，温度继续快速下降，在降至设计冻结温度后维持稳定，冻结结束。而后应用实测数据计算得出冻结壁厚度及平均温度，以此为依据判断洞门槽壁凿除以及盾构机始发的时间。
　　（2）利用有限元软件构建了三维立体模型，计算了典型参数下的冻结温度场变化过程，根据计算结果，分析了积极冻结期内土体的冻结温度场变化规律及冻结壁发育情况。得出在此冻结设计方案下，冻结壁交圈时间为7d，在冻结25d后，即可形成厚度大于3m的垂直冻结壁，满足加固范围要求。并将有限元计算结果与现场监测温度数据进行比较，验证了有限元计算的可靠性。同时比较了各路径温度的空间分布，得出冻结管端部为施工最薄弱部位，应在冻结设计时进行充分考虑。
　　（3）考虑了初始地温、盐水温度、冻结管直径、导热系数四个因素的变化对冻结温度场的影响，通过有限元软件计算分析了单因素和多因素正交影响下，积极冻结期冻结温度场的发展变化规律，分析了不同冻结时间内各因素对温度场影响的大小及其显著性。结果表明：导热系数越大、冻结管直径越大、初始地温越低，土层的降温速度就越快；盐水温度的变化会影响最终的冻结温度，但在土体温度降至初始冻结温度之前，不同盐水温度降温效果并无差异。
　　研究成果对冻结加固工程设计以及研究起到一定的指导和借鉴作用，可为今后冻结法施工的温度场研究及太原地区实际工程的冻结设计与施工提供一定的参考。