快速、高密度的运行会使铁路隧道内的热湿环境逐渐恶化，尤其在长大高速铁路隧道中，很容易形成热量的累积，使得长大铁路隧道的热湿环境更加恶劣，隧道长期处在这样的环境下不仅会降低隧道内设备的可靠性，而且会对列车的安全运行造成不利影响。本文以铁道部科技研究开发计划重大课题《特长隧道防灾、救援、安全疏散及通风技术研究》石太客运专线隧道——太行山特长隧道和南梁山隧道为研究对象，根据隧道内空气动力特性、散湿和换热特点，采用隧道气流一维非恒定流理论，运用有限容积法将隧道计算域和边界离散，对于界面上随时间变化的温度或热流，通过在时间域上以时间步长进行离散，实现对隧道内非稳态导热的模拟；建立了适合于预测隧道内活塞风、隧道内热湿环境的物理、数学模型和数值计算方法；分别对单线和双线隧道内的热湿环境进行了数值模拟研究。分析比较了一列车通过隧道时岩土层初始温度、外界大气温度、隧道长度和列车速度等影响因素对隧道内温度分布和温升幅度的影响；对太行山和南梁隧道初期运行时的热湿环境进行预测模拟，分析了隧道内热环境随各种影响因素变化的特点及其原因研究结果表明，隧道岩土层温度和外界大气温度的变化对隧道热湿环境的影响较大，同时，列车速度的提高，列车运营密度的提高都使得隧道内热环境不同程度的恶化，且不同条件下隧道内温度沿隧道径向分布的趋势也不同。通过本文的研究所建立的隧道内热湿环境模型和数值计算方法，为进一步准确预测不同通风条件，隧道结构条件下隧道内热湿环境奠定了基础。