寒冷地区隧道普遍发生衬砌开裂、剥落、挂冰和路面(线路)冒水、结冰等病害,大大弱化了隧道的使用功能,严重威胁着行车安全,养护治理都十分困难。随着西部交通基础设施建设的发展,中国的隧道工程已经逐渐向高海拔严寒地区延伸。与以往寒冷地区的隧道相比,这些隧道的规模会更大、技术要求更高,而气候条件却更加恶劣。如何在这些隧道的修建中采取有效措施,以避免冻害现象的发生,是目前隧道工程界急待解决的问题。为此,作者在查阅国内外文献资料的基础上,结合河北省承德市祥云岭隧道的实际情况,开展了隧道冻害发生机理及防治措施的研究。研究内容包括:(1)围岩、混凝土的冻胀特性及隧道冻害发生的机理;(2)既有和新建公路隧道冻害程度等级的划分:(3)从防排水和保温两方面研究冻害的防治措施;(4)以祥云岭隧道为依托,对温度场进行了较全面、系统地测试,用数理统计方法(正弦函数回归法)对现场测试数据进行分析,以求获得温度场的分布规律;(5)提出隧道防冻隔温层的设计,包括防冻隔温层材料的选取、防冻隔温层最佳厚度及长度的确定;(6)用等效厚度换算法、气象解析法、有限元模拟计算法分别计算其防冻隔温层的最佳厚度,通过比较各种方法,提出适用于工程实际的计算方法。