昆仑山隧道冻土围岩稳定性因素分析

昆仑山隧道冻土围岩开挖的稳定性，是施工控制的关键，也是合理安排施工工序的必要条件，因此，分析和判定冻土围岩的稳定性具有十分重要的意义。本文通过隧道的实际施工，总结冻土围岩开挖后影响其稳定的各种因素，为今后冻土隧道施工提供参考。     

高原多年冻土隧道施工技术及方案研究

青藏铁路格尔木至拉萨段昆仑山隧道和风火山隧道位于青藏高原海拔4500m以上的多年冻土区，是目前世界上在高原多年冻土区这一特殊气候及围岩条件下修建的最高海拔的隧道工程。在高寒缺氧的高原环境下，隧道施工中保护冻土以及隧道的支护是本工程的技术难点。本文通过对高原多年冻土隧道施工方案及施工技术的实践研究，提出在施工过程中为保持洞内气温而采用两种送风方式：加温预热通风系统和普通通风系统，以及昆仑山隧道采用的背负式供氧技术、风火山隧道采用的洞内弥漫式施工供氧技术的方案，并且介绍了湿喷混凝土支护和模筑衬砌混凝土施工技术以及防水隔热层施工的关键施工工艺，给出了施工过程中的各项工程技术指标。对同类隧道施工具有借鉴作用．     

多年冻土区拼装式涵洞地基回冻与变形试验研究

通过对青藏铁路清水河地区拼装式涵洞地基温度和沉降的观测，研究多年冻土区拼装式涵洞现浇混凝土基础对冻土的热扰动影响、地基的回冻规律和冻土人为上限的变化特征，分析涵洞结构随地基冻胀、融沉产生的变形。经过2个冻融周期的现场测试和研究表明：青藏高原清水河细颗粒高温多年冻土区涵洞基础施工的时间若选在10月下旬，明挖基坑及现浇基础混凝土对基底以下多年冻土的影响深度为1．1～1．3m，施工扰动、融化后的冻土地基回冻时间为45～50d，涵洞基础施工2年后多年冻土地基人为上限上升了1．0m左右，冻土上限沿涵洞中轴线在其中部上升大，两端上升较小，这说明涵洞路基和涵洞具有保温隔热的作用；涵洞建成1年后地基沉降大部分已发生，且2年中涵洞地基的不均匀沉降基本稳定。     

混凝土水化热对寒区隧道围岩融化及回冻过程的影响

混凝土水化热是导致围岩融化的主要热量来源之一,不同水化热放热方程(不同放热速率)对结果影响较大。本文以昆仑山隧道为例,利用有限单元法计算考虑混凝土水化热及其放热过程和不考虑水化热的隧道围岩融化回冻过程,分析水化热对围岩融化、回冻过程的影响。2种工况计算中均考虑施工过程、隧道衬砌内缘温度变化、防水隔热保温层、入模温度、相变等因素。结果表明:在寒区隧道围岩施工过程中,混凝土水化热增加了围岩的最大融化深度,同时使围岩温度升高;考虑混凝土水化热影响寒区隧道围岩回冻时间比不考虑水化热情况晚1年。     

青藏铁路多年冻土区施工技术方案的制定

青藏铁路要通过550km的多年冻土带，其中昆仑山隧道是全线最长的冻土隧道，冻土区域广阔，工程艰苦，技术难度大。根据冻土不同的稳定程度，可采用不同的设计原则，本文阐述了几种设计原则，并研究制定了有关路基施工、桥涵施工、隧道施工等方面的施工方案。     

昆仑山隧道施工技术方案研究

高原、严寒条件下的青藏铁路昆仑山隧道施工,在多年冻土隧道施工技术,合理支护结构形式以及人员健康等方面提出了严峻挑战.采用适用高原严寒条件下的施工方案,综合利用、保护冻土围岩的隧道施工方法和独特的通风、供暖、供氧和供水等辅助施工作业措施,保证了隧道施工的顺利进行.     

以施工科技创新攻克世界第一高隧--青藏铁路风火山隧道

结合世界上海拔最高的风火山多年冻土隧道施工，总结冻土隧道施工的科技创新点，坚持以人为本、保护环境的施工原则，从冻土光爆、支护、超低温混凝土、温控、深温等方面介绍冻土隧道施工新技术。     

祁连山北麓多年冻土特征及工程处理措施

研究目的:多年冻土的冻胀及融沉对工程建设影响很大,祁连山冷龙岭地势高耸,气候寒冷,相关文献表明,多年冻土分布在海拔3 400 m以上。兰新第二双线首次以隧道群通过冷龙岭,北麓各隧道洞口海拔均低于3 400 m,查明工程范围多年冻土海拔下界、研究区内冻土工程特征,对隧道群的设计及施工安全意义重大。研究结论:(1)通过勘察及施工开挖分析研究,祁连山北麓多年冻土下界海拔为3 170~3 390 m,冻土厚度0~23 m,地温为-0.05℃~0.05℃,属高温极不稳定型;(2)多年冻土的分布与坡向、岩性、含水量、气温、地温、植被等密切相关,隧道出口段多为阴坡,多分布岛状多年冻土,进口段为阳坡,无冻土分布;(3)根据冻土特征,相关工程采取了针对性的处理方案;(4)多年冻土下界海拔的修正和特征分析结论对祁连山区冻土的研究及类似工程建设具有借鉴意义。     

多年冻土路堑施工技术

以青藏铁路第七标段（白鹿河至风火山）为例，介绍冻土路堑施工中，采用优选施工季节，优化施工工艺，增设遮阳棚等工程措施，以减少冻土扰动，缩小冻土融化沉降范围。采用换填保温层或设置支挡结构，强化排水措施使冻土路堑重建新的热量平衡系统，从而满足了多年冻土路堑的施工技术要求。     

青藏铁路风火山隧道洞内外温度实测与分析

风火山隧道是世界上海拔最高的隧道,高原、缺氧、严寒及多年冻土等地质及环境条件极端恶劣,严重危及人员健康和工程安全。在施工过程中对洞内外环境温度进行了长期系统的观测与分析,为风火山隧道施工提供了决策依据,也为高寒区冻土隧道及类似工程积累了大量宝贵的技术数据。     

基于随机介质理论的土体融沉预测及其参数敏感性分析

为预测人工冻结法施工引起的地表融沉,以广州某地铁为研究背景,考虑土体压力的变化,运用随机介质理论建立马蹄形水平冻结融沉计算模型,分析对地表融沉有影响的各参数的敏感性。由计算结果得出,水平冻结引起的地表竖向融沉呈正态分布,在隧道中心处达到最大值;参数敏感性分析得出各参数敏感度从大到小依次为冻结壁厚度、土体主要影响角正切值、隧道埋深、融化与压密系数;最大竖向融沉随着冻结壁厚度、土体主要影响角正切值、融化与压缩系数的增大而增大,随着隧道埋深的增大而减小。     

Research on the Cause and Influential Factors of Tunnel Lining Cracking of Side Wall in Seasonally-frozen RegionsEI北大核心

Research purposes: In recent years, tunnel diseases like lining cracking and water leaking during spring thawing period, caused by frost heaving of surrounding rock, have occasionally occurred in high-latitude seasonally-frozen regions of northwest China and northeast China, which has seriously affected the tunnel structure and operation safety. Taking several railway tunnels in northwest China as an example, this paper investigates the cause and main influencing factors of longitudinal cracking of side wall in winter in seasonal frozen soil area by means of field test, laboratory experiment and numerical simulation. Research conclusions:(1) When the water content of surrounding rock of tunnel built in strongly-weathered sandstone is 12.3% and the frozen depth of surrounding rock is up to 60 cm, the maximum tensile stress of side walls is 2.28 MPa, which is larger than the ultimate tensile strength of C30 concrete, then the horizontal lining cracking will appear on side walls under the effect of continuous negative temperature in winter. If the lining bears part of the surrounding rock load, the longitudinal cracking degree of the side wall will increase. (2) Under the effect of frost heaving loads, the cracking of tunnel lining has its own characteristics of symmetry, seasonality and accumulation, etc. The cracks appear in winter and distribute in the middle of side walls. As the temperature is rising, the crack begins to shrink. (3) The frozen circle thickness and water content of surrounding rock should be used as main indicators during the process of calculation of frost heaving loads of surrounding rock in seasonally-frozen regions. (4) The research results can be used for reference in tunnel design, operation and maintenance in seasonal frozen soil area. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.     

隧道Ⅲ级围岩水平岩层稳定性及施工方法研究

结合水平岩层的特点以及隧道施工的特点,着重对Ⅲ级围岩水平岩层的多种指标进行综合分析,包括岩石的力学强度、风化程度、节理、层厚、水文等,最后对围岩的稳定性进行判断,以确定相应的施工方法。     

冰-水相变对寒区隧道动态温度场影响研究

为了揭示冰-水相变对寒区隧道动态温度场的影响,通过建立隧道有限元模型,对比分析考虑相变与否两种情况下隧道温度场的动态变化,研究隧道在内部气温变化作用下的冰-水相变发展过程。研究表明:围岩内部温度随深度增加而升高,年变化幅度逐渐减小,变化相位逐渐滞后;考虑冰-水相变后,隧道温度场年动态变化过程改变较大,温度年变化幅度显著减小;在外界低温的作用下,主洞与导洞部位均有结冰现象,衬砌和围岩内部在1月份开始结冰,4月份之后完全冻结区消失,仅在衬砌和围岩存在冰水混合区,至7月份完全解冻,解冻后重新冻结的月份为10月份,之后冻结范围逐渐扩大,全年冻结发展最快的时间为11月份。     

基于流固耦合理论下穿库区隧道围岩稳定性分析

以某下穿库区铁路隧道为依托工程,对比分析有无渗流场作用和不同水深条件下,隧道结构应力变化规律以及围岩变形、塑性区和渗流场的变化特性,同时还考虑隧道加固圈厚度和渗透系数对围岩稳定性的影响。研究结果表明:地下水渗流场对围岩变形影响较大,不仅能引起大范围的库底沉降,而且能增大隧道拱顶和拱腰的位移,并且能够减小仰拱的隆起量以及加剧围岩塑性区的范围;隧道的开挖能够对地下水孔隙水压力的分布形成明显的扰动,并且在两拱脚处渗流速度最大,最大塑性区位于横向临时支撑处;注浆加固圈能够改善围岩的受力,隧道最优注浆圈厚度在5m,并且当渗透系数小于围岩渗透系数的1/50时注浆圈加固效果不再明显。     

米拉湾卵石土隧道塌方处理方案

兰新铁路米拉湾隧道位于青海省民和县境内,隧址埋深浅,土体为卵石土,围岩自稳性较差,在开挖过程中局部出现坍塌、冒顶情况。针对该隧道地质条件和处理塌方工程实践,着重论述了铁路隧道卵石土塌方处理施工技术,并介绍了处理卵石土隧道施工中采用大管棚超前支护,尽早封闭成环,加强监控量测工作,以及加强施工管理等措施,对类似隧道施工具有一定的借鉴意义。     

软弱围岩中桥隧搭接多源损伤影响因素分析

对软弱围岩(Ⅳ和Ⅴ级)中的桥隧搭接工程进行了室内模型试验研究和影响因素分析。研究结果表明:桥隧搭接工程在其施工及运营中的力学行为及多源损伤情况受围岩等级、桥梁跨径及基础形式、搭接长度、汽车荷载等级及汽车冲击等的影响,长期状态下易导致桥梁、隧道衬砌各关键部位的结构损伤,对桥梁结构、隧道衬砌、桥台与桩基础的耐久性以及洞口围岩的稳定性不利;为防止桥、隧各关键部位因不利作用而损伤甚至破坏,避免洞口围岩出现失稳、坍塌及滑坡等病害,应对桥、隧及围岩关键部位局部加强,且宜采用桩基础、减小桥梁跨径、加大搭接长度、减小汽车荷载及其冲击影响。     

昌天山隧道水平岩层稳定性分析及施工措施

水平岩层的结构构造特征对隧道围岩的稳定性有很大的影响。对包西铁路冒天山隧道水平岩层的稳定性进行分析,剖析水平岩层对隧道开挖和支护的影响作用,提出水平岩层隧道施工中应采取的措施,并对施工工艺、施工工序进行优化,确保了隧道的安全施工。     

大断面富水复合地层铁路隧道施工关键技术

干庆隧道穿越复合地层。复合地层以饱和粉质黏土为主,间夹粉细砂或砂类土、圆砾类土及半胶结状砂层,组成无规律,结合性能弱,黏聚力低,自稳能力极差,可借鉴成功经验少,施工难度大。为解决施工遇到的技术难题,以干庆隧道为研究背景,通过分析施工影响因素,提出解决措施。为解决富水地层地下水对施工的影响,采用地表大口径深井群井降低地下水位技术、超前短距离管棚快速预注浆预加固围岩。为解决大断面及复合地层施工中的安全风险,加快施工进度,采用多台阶划小施工单元进行开挖、旋喷桩加固拱脚及液压破碎锤精准开挖技术。采用以上技术措施后,该隧道安全快速地通过了富水、复合围岩软弱地层,平均月进尺达30 m,最高达42 m,取得了较好效果。     

滨海孤石地层盾构掘进的稳定性数值分析

孤石是风化岩残留体硬度高强度大,地层存在孤石是阻碍盾构施工的危害之一。依托厦门城轨交通4号线彭厝北站~蔡厝站区间,针对滨海孤石地层盾构掘进的稳定性进行离散元数值分析,分别研究孤石与隧道距离、隧道埋深、孤石位置及盾尾空隙对地层稳定性的影响。研究结果表明:随着孤石与隧道距离增大,地层扰动范围、拱顶衬砌压力变化及地表沉降都有减小的趋势;随着隧道埋深的增大,地层扰动范围及地表沉降都呈减小趋势,衬砌土压力整体上呈现增大趋势;随着孤石位置逐步远离隧道顶部,地层扰动范围及地表沉降都呈减小趋势,孤石位于拱肩、拱脚、仰拱底时衬砌压力产生突变;随着盾尾空隙增大地层扰动程度及地表沉降也增大,衬砌拱顶土压力呈增大趋势。