研究目的:浅埋高寒隧道面临的冻害问题威胁隧道的长期安全运行。为揭示浅埋高寒隧道含未冻夹层冻胀模式下围岩非均匀冻胀变形的力学响应，建立浅埋高寒隧道典型非均匀冻胀模型，利用有限元数值软件开展隧道衬砌与围岩的受力变形和冻胀力分布演化规律研究，从而据此优化浅埋高寒隧道的抗冻设计。研究结论:(1)冻结围岩圈外径和非均匀冻胀系数k是影响浅埋隧道冻胀力水平的关键因素，冻结围岩圈外径和k越大，冻胀力越大；衬砌结构最大拉应力和压应力分别位于拱腰和拱顶，未冻夹层厚度较小时拱腰和拱顶局部应力超过混凝土标准强度；(2)围岩非均匀冻胀作用下冻结围岩圈、衬砌和地表层的最大位移量整体表现出随未冻夹层厚度增大而降低的趋势，且冻结围岩圈半径越大，最大总位移水平越高；(3)未冻围岩夹层对高寒隧道冻胀力的空间分布和演化具有显著影响，随着未冻夹层厚度的增大，隧道冻胀力的非均匀性逐渐降低；(4)本文揭示的浅埋高寒隧道的冻胀力分布规律和衬砌力学响应可为类似隧道工程的抗冻设计提供理论指导。

来源平台：铁道工程学报