寒冷地区隧道普遍发生衬砌开裂、剥落、挂冰和路面冒水、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纬度严寒地区延伸。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,是目前隧道工程界亟待解决的问题。本文以阿拉坦隧道为工程依托,依据相似理论,通过自制大型试验模型对阿拉坦隧道进行各种工况下的室内模拟,用试验法得出阿拉坦隧道防冻保温层的材料选择、设防厚度、设防位置等参数,再将试验法所得参数与有限元计算法所得数据进行对比分析,得到与实际工程情况更相符合的保温材料之有关数据,为实际工程设计提供试验依据。另外,本文还结合寒区隧道温度年变化幅度大、周期性往复的实际情况,对保温材料进行反复冻融,测试反复冻融后保温材料的保温性能,得出在寒区隧道应用保温材料作为隧道保温层计算时,取未经反复冻融前的导热系数值即出厂值是安全的。