本文依托上海市轨道交通4号线修复的工程实例，综合应用理论计算、数值模拟、实验、现场监测等多种手段对隧道修复工程中不同形式，不同功能，不同工况下冻土帷幕设计关键问题进行了研究，为今后冻土帷幕在隧道修复工程中的推广应用及类似工程提供了可以借鉴的理论和设计方法。 主要研究内容包括： 1、作为隧道冻土“塞子”的垂直冻土帷幕，在完好隧道一侧清淤排水，受损坏隧道一侧水土压力作用的工况下，垂直冻土帷幕设计关键问题研究。建立了垂直冻土帷幕的三维有限元模型，模拟冻土帷幕所受到的应力，通过不同厚度下冻土帷幕的变形和强度验算，确定冻土帷幕合理厚度，并通过现场监测说明原设计过于保守； 2、水平冻土帷幕在不同工况下的设计关键问题研究。 在土体二次冻结的试验数据基础上，建立了水平冻结施工的三维数值模型，模拟了不同工况下整个对接施工过程，着重研究了不同工况下水平冻土帷幕的变形与应力状况，并与理论计算进行了分析对比； 3、水平冻土帷幕温度场的有限元热分析，分析了它的形成及发展规律，为工程设计提供了可靠的依据，也为工程实践提供了保障。