احداث تونل در زمین های سست از گذشته تا حال، از چالش های علم مهندسی بوده است. سعی و خطاهای انجام گرفته در طول تاریخ اطلاعات ارزشمندی در اختیار اهل این فن قرار داده است. به طور کلی پایدارسازی موقت و گذر از نواحی حادثه خیز و مشکل ساز هدف اصلی در طراحی و اجرای سازه ها در شرایط غیر خودایستا زمین است. تونل کوهرنگ 3 در ناحیه گسل زرآب، نمونه ای بارز از محک زدن توانایی های مهندسی و تکنولوژی موجود بوده است. سست و گسله بودن زمین در کنار وجود روباره زیاد و قرار گیری تونل زیر سطح تراز آب های زیرزمینی، وضعیتی ایجاد کرده است که لزوم انجام تحقیقات و مطالعات پیش از اجرا، شدیدا احساس می شود. در این پایان نامه، سعی شده است با کمک پیشرفت های حاصل شده در علوم کامپیوتر و به کار گیری به روز ترین نرم افزارها، روش انجماد مصنوعی زمین که نسبتا جدید و کمتر شناخته شده است در ناحیه گسل زرآب مدل سازی شود و کارایی آن مورد بررسی قرار گیرد. شبیه سازی شرایط زمین یخ زده نیاز به شناخت از خاک و سنگ یخ زده و تغییرات زمین در طی انجماد دارد. امکانات آزمایشگاهی خوبی در بعضی کشورهای پیشرفته برای نمونه گیری و استخراج خصوصیات ژئومکانیکی وجود دارد. با کمک اطلاعات بدست آمده در آزمایشگاه ، زمین سست و به شدت ناپایدار منطقه در مدل عددی شبیه سازی شد وحفاری گام به گام در آن صورت گرفت. با توجه به روباره زیاد ، بهسازی زمین با استفاده از انجماد در اطراف تونل به تنهایی کارآمد نبوده و ایمنی را تضمین نمی کند. با ترکیب قاب فولادی و تحکیم زمین قبل از حفر با روش گفته شده، در نهایت به حالتی خاص از مدل می توان رسید که در آن ابتدا اطراف پروفیل تونل لوله های انجماد قرار داده شده و پس از خنک سازی و رسیدن به دمای تعیین شده، حفر تونل در گام مشخص آغاز می شود. متغیرهای بسیاری در شبیه سازی شرایط زمین ومصالح به کار گرفته شده وجود دارد که درک تاثیر توامان آنها نیازمند آنالیز حساسیت و انتخاب مقادیر بهینه از میان آنهاست. متغییر هایی همچون: دمای انجماد، مقاومت قاب فولادی، طول لوله های انجماد و گام حفاری و نگه داری و ترتیب حفر و نگهداری که در اصول استخراج می گنجد مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته اند. حالت نهایی که به عنوان نتیجه این تحلیل از آن یاد می شود، پیشنهاد می کند، در راستای کاهش هزینه های اجرا و سرعت بخشیدن به پیش روی، از انجماد در دمای 5- درجه سانتی گراد استفاده شود، همچنین طول لوله های انجماد 12 متر بوده و حفاری و نگهداری در گام های 1 متر از ابتدا تا انتهای متراژ 11 متر اجرا شود. مشخصات قاب فولادی مورد استفاده نیز ضمیمه شده است.