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，严重威胁行车安全，养护治理十分困难。随着西部公路建设的高潮渐渐平息，中国的隧道已经延伸到了高海拔以及严寒地区。与以往相比，这些隧道规模更大、技术要求更高，而气候条件却更加恶劣。隧道冻害问题的产生与发展，离不开低于零度的温度条件，要研究隧道冻害的机理、冻害的防治措施，必须了解寒冷地区隧道温度场分布及变化规律。论文以西部交通建设科技项目“寒冷地区隧道冻害雪害防治技术研究”为基础展开研究，建立了单一介质一维热传模型，通过解析计算，给出了问题的解析解，并以有限元分析加以验证，借此可以分析隧道内路面以下不同深度处温度的变化规律；探讨了隧道洞口段中央排水沟埋置深度的设计问题。结合现场观测和理论分析，通过有限元数值模拟，开展了隧道浅埋段温度场变化及分布规律、保温隧道温度场变化及分布规律、深埋排水沟温度场变化及分布规律研究，研究表明，隧道温度场的变化在贯通后约4个月趋于稳定并隧道大气温度规律变化，隧道温度场变化与大气温度变化相比表现出明显的滞后性；阐述了隧道保温层设防厚度、长度的设计原理和计算方法。为高海拔严寒地区隧道设计及隧道保温提供理论依据。