近年来,伴随着我国经济的高速发展,基础设施建设的规模不断扩大,我国在寒冷地区修建了许多铁路隧道和公路隧道。相对于一般地区,寒冷地区修建隧道技术要更加复杂,其中最主要的一个问题是寒区隧道普遍受到季节性冻融、冻胀的影响,这种循环往复的冻融将持续给隧道结构造成破坏。隧道洞口附近衬砌及围岩始终受到外界气候条件变化的影响,又受到隧道洞内空气的温度的影响,更容易因温度场影响而引起结构破坏,洞口附近比洞内段更容易发生冻害。因此,寒区隧道研究的重点就是洞口段。本文在总结了国内外学者有关于寒区隧道温度场研究成果,收集数值模拟资料,以及冻害防治资料的基础上,结合西藏某寒区隧道的工程背景,通过有限元软件仿真计算,研究了对寒区隧道洞口基底的温度场,并总结了温度的分布情况及基底的变形,并对防治措施进行了研究,主要内容与结果如下:根据热力学和弹塑性力学基本理论知识,类比一般材料的热胀冷缩原理,得到了冻土的线膨胀计算方法。推导得到了随时间变化的隧道温度场的有限元方程和多年冻土隧道水冰相变的应力-应变关系,并建立了寒区隧道二维热学、力学数值计算模型。在全球气候变暖的前提下,通过有限元计算得出了隧道温度场在未来50年内的变化情况,计算出了具有代表性年份的隧道洞口基底处的融沉深度。而且这种融沉深度会随着气候变暖的情况下变得越来越深,并分析了围岩温度与隧道纵向深度的变化情况。通过温度场与位移场的耦合计算可知:加载温度第一年,基底处围岩最大融沉变形为50mm,基底处围岩最大冻胀变形为80mm,随着全球气温逐年升高的气候条件下,融沉深度增大,融沉变形不断增加。介绍了常见的寒区隧道洞口基底变形防治措施,保温层铺设方式和常见保温层材料种类,计算分析了寒区隧道洞门处在铺设保温层情况下的温度场分布,研究分析了保温层在不同厚度条件下的保温效果,计算出10年间隧道基底围岩温度分布情况,与没有铺设保温层的情况进行对比,最大融沉深度有了明显的减小。在初期支护和二次衬砌之间铺设5cm厚的硬质聚氨酯保温板围岩仍会发生融沉破坏。铺设8cm厚的保温板时,衬砌底部的多年冻土始终处于负温,融沉圈保持在衬砌范围内,达到了保护多年冻土的目的,确保了隧道基底的稳定。