季节性冻土区运营隧道围岩温度场数值模拟分析

季节性冻土的冻融变化是隧道产生冻害的主要原因,隧道温度场分布规律研究是季节性冻土区隧道冻害研究的技术基础。以运营的准池铁路杀虎口隧道为工程背景,通过建立数值模型对隧道温度场进行分析。研究结果表明:围岩温度场随外界气温的季节性变化而呈周期性变化,每年11月至来年3月份为冻结期,10月和4月为反复冻融期;每年相同时间的围岩冻结深度随年数的增加而逐渐增大,7~10年达到基本稳定期。     

寒区隧道温度场数值模拟

针对寒区隧道的冻害问题,对隧道的温度场以及保温层对隧道的防冻效果进行了一维数值模拟。所得数值模拟结果表明隧道温度场的变化在贯通后约3个月趋于稳定并随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;隧道设置厚度不小于2 cm的保温层,防冻效果良好。     

季节性冻土区运营铁路隧道实测温度场分布规律研究

季节性冻土的冻融变化是隧道产生冻害的主要原因,隧道温度场分布规律研究是季节性冻土区隧道冻害研究的技术基础。以运营的准池铁路杀虎口隧道为工程背景,通过隧道温度的自动监测,研究了隧道洞内外环境温度随时间的变化规律及洞内温度沿隧道纵向的分布规律。研究结果表明:隧道洞内气温受洞口气温影响显著;冬季洞内气温呈洞口低、中间高分布,夏季呈洞口高、中间低分布;冬季洞内气温0℃位置受外界气温、风向风速及列车运行影响波动较大。     

衬砌水化热对隧道内热交换管换热量的影响

为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速扎敦河隧道中。将热交换管以串联纵向的布置形式埋设在初衬与二衬之间,隧道衬砌施工过程中的水化热影响围岩的温度场,从而影响热交换管的换热量。研究表明:隧道施工过程中,衬砌水化热对围岩温度场产生两次影响;保温层可以加剧水化热的影响,浅部围岩温度场受到的影响更显著;衬砌水化热提升热交换管的换热量,保温层铺设越早,热交换管换热量提升也越大,最大达到31.9%。系统运行初期,应充分利用衬砌水化热对热交换管换热产生的有利影响。     

聚氨酯保温管在隧道冻害治理中的应用研究

导致寒区隧道结构冻害最根本的原因是冻胀力大于构筑物的强度,以冻胀机理为核心,从隧道选址、设计和施工、弱化隧道边界条件等措施出发,对隧道冻害提出防治措施。以实际工程为背景,以聚氨酯的技术性能为依据,采用钢套钢聚氨酯保温管进行隧道冻害治理,经过两个冻融期的检验,冻害治理效果良好,对寒区隧道的建设和大修工程具有借鉴意义。     

寒区隧道冻害防治技术研究进展

对寒区隧道传统的冻害防治技术进行了分析和总结,介绍了衬背设置U型供热管技术、洞内地热能供热防冻技术和衬背双源供热防冻新技术,认为供热防冻是解决隧道冻害的根本途径,可供寒区隧道防冻设计施工及进一步的试验研究参考。     

寒区隧道温度场变化规律及空气幕保温效果

隧道洞口段铺设保温层不能完全解决寒区隧道的冻害问题,为此提出一种新型寒区隧道空气幕保温系统,采用叠加原理、分离变量法和贝塞尔特征函数建立列车风影响下寒区隧道温度场计算模型,研究不同列车运行速度和运行间隔时寒区隧道温度场的分布规律,验证了新型寒区隧道空气幕保温系统保温效果. 研究结果表明:当外界气温为 ?30 ℃,围岩地温为5 ℃时,隧道洞口段铺设保温层已无法满足寒区隧道保温需求,应与主动保温措施联合;寒区长大隧道结构防寒不应仅在洞口段,若列车运行速度大（大于200 km/h）、列车运行频率高（间隔小于30 min）,寒区长大隧道需要全隧道防寒;50 m的保温空气幕联合1 050 m的保温层可以满足外界气温为 ?30 ℃、围岩地温为5 ℃、列车运行速度为300 km/h、列车运行间隔为10 min这种极端情况下寒区隧道的保温需求.      

基于T-S模糊故障树理论的公路隧道冻害分析方法

提出一种新的基于故障树理论的公路隧道冻害分析方法,以隧道冻害发生为初始事件,以隧道衬砌漏水结冰、路面溢水结冰、衬砌剥落掉块为后续事件,建立隧道冻害故障树,采用T-S模糊故障树计算方法对各底事件的重要度进行分析.结果表明：防水层破损、注浆堵水层失效、地下水侵入是导致隧道衬砌漏水结冰的关键问题;围岩中地下水丰富、排水设计施工不当、排水沟结冰冻胀是造成隧道路面溢水结冰的主要原因;衬砌施工质量不合格和衬砌原材料质量不合格是造成隧道衬砌剥落掉块的重要因素.因此,在寒区公路隧道设计和施工中一定要重视防排水工作,同时需要加强对衬砌材料劣化和材料耐久性的研究.     

兰新铁路路基温度场和水分场耦合数值分析

主要分析了兰新铁路冻害机理,阐述了铁路冻害主要影响因素是土质、水分和温度.考虑温度变化对水分迁移机理的作用,通过Geostudio软件建立温度场和水分场耦合模型,对兰新铁路路基进行水热耦合模拟和数值分析,得出一个冻融循环周期内冻土路基温度场和水分场的分布解.通过计算与实测数据可以得出在温度梯度条件下,水分发生了重分布现象,且是造成路基冻害的主要原因.同时结合兰新铁路的实际情况,提出了阻止水分迁移是解决路基冻胀的主要措施.     

季冻地区隧道工程冻害与防治技术措施探讨

在季冻地区受气候的影响,隧道极易产生衬砌的开裂、剥落、挂冰和路面结冰的冻害,严重影响行车安全和使用寿命。从隧道冻害产生的原因及表现形式的多角度分析,提出了隧道冻害的防治及治理措施,对于指导工程设计、施工有着重要参考价值。     

寒区运营隧道洞口段冻害分析及对策

为解决寒区公路运营隧道的冻害问题,分析冻害形成机理,依据冻融周期内隧道现场拱顶、边墙和路面3个测孔位置不同孔深处的监测温度数据,分析隧道洞口段冻害类型.结果表明:在冻融期,隧道洞口段边墙从隧道二次衬砌表面沿径向延伸至围岩深部的温度逐渐升高,拱顶位置从衬砌表面向深部延伸处温度先升高后降低,路面从隧道路面边缘表面沿径向延伸...     

隧道围岩温度场特性浅析

隧道的防冻研究中,温度是传热学中主要的物理量,也是防冻设计的重要参数。隧道温度场研究影响范围内的围岩及结构温度随时间变化的规律和过程,是一相变、边界条件复杂的不稳定热导问题。把握寒区隧道围岩及结构温度场的分布,是做好隧道防冻设计的前提。     

寒区隧道冻胀效应测试与分析

为研究寒区隧道冻胀力随时间和空间的分布规律, 基于温度场变化定义了测试冻胀力, 通过衬砌压力和钢架应力间接反映真实冻胀力的变化规律; 提出了冻胀力简化测试方法, 研发了温度场-冻胀力同步测试系统; 以四川省省道215线鸡丑山隧道为例, 布置5个测试断面开展大规模现场测试, 并选取典型断面K117+700 (简称700断面) 和K117+600 (简称600断面) 分析了隧道环境温度、围岩温度、衬砌压力与钢架应力; 以围岩冻结(12~次年2月) 和未冻(7~9月) 时对应的衬砌压力和钢架应力差值为测试冻胀力, 结合温度场分析了隧道周边各测点测试冻胀力; 采用现有冻胀模型计算理论冻胀力, 并与测试冻胀力进行了对比, 研究了寒区隧道冻胀规律。分析结果表明: 隧道环境温度随时间呈季节性正弦函数变化, 受环境温度影响, 围岩温度呈季节性正负温变化, 并出现季节性冻融现象; 当围岩为负温时处于冻结状态, 支护系统受到围岩压力和冻胀力的共同作用, 且温度越低冻胀效应越明显, 各断面测点应力峰值均出现在1月, 700断面衬砌和钢架最大应力分别为149kPa、31MPa; 当围岩为正温时处于未冻结状态, 支护系统仅受到围岩压力作用; 同一断面不同测点的测试冻胀力差值可达5.23MPa, 说明冻胀力除与围岩温度有关外, 还与富水条件和围岩级别有关; 最大冻胀力实测值比理论计算值小1.25MPa, 因此, 寒区隧道支护设计时建议考虑89.17%的冻胀力折减系数。      

浅谈北隈子隧道水害处理

公路隧道在冰冻期低温条件下,易遭受冻害影响,危及行车安全.结合丹本线北隈子隧道在发生可溶盐结晶堵塞中心水沟部分过水断面,并遭遇极端低温条件,使隧道排水系统堵塞,形成水害、冻害,在该工程背景条件下,探讨公路隧道水害的处理方法及工程防治措施,以期能为今后公路隧道勘察设计、施工及营运管理提供借鉴.     

浙江省高速公路隧道内及其路面结构温度场分布规律

为探究浙江省高速公路隧道内及其路面结构温度场分布规律， 对浙江省代表性高速公路上的隧道内温度进行调研， 同时依托工程隧道采用埋设温度传感器的方法来研究路面结构内温度场随着深度变化规律， 并采用相同方法对隧道外路面结构温度进行实测。 对所得数据进行对比分析， 结果表明： 浙江高速公路隧道内部温度受外部大环境影响， 呈现北部低， 南部高； 隧道内部温度低于隧道外， 其温度差异程度与隧道长度呈正相关， 冬季年最低温度附近时， 隧道内外温差约为 2℃ ~ 3. 5℃ ， 最低温度约为 10 ℃ ， 夏季隧道内外温差约为 0. 9℃ ~ 2℃ ， 最高温度约 36 ℃ ； 隧道路面结构内温度场整体由上往下逐渐递减， 10cm 以下温度场的递减率大幅降低。 本文的研究结果对浙江省高速公路隧道路面设计、 施工、 运营具有较好的指导意义。     

表面铺设保温层技术在鹤大高速公路隧道抗冻设计中的推广应用

低温和水是隧道发生冻害的必要条件。本文综合寒冷程度和围岩地下水状况对隧道冻害的影响,将鹤大高速公路18座隧道不同段落抗冻设防等级划分为重、中、轻三级,根据隧道抗冻设防等级分别提出不同的保温技术措施(增加衬砌厚度、衬砌配筋、增设保温层等)。通过在全线隧道推广应用表面铺设保温层技术,可有效提高鹤大高速公路隧道群结构安全性及抗冻耐久性,对确保季节性冰冻地区隧道通行能力及服务水平、提高行车安全性、降低后期养护维修费用具有重大意义,综合社会经济效益及科技示范效应显著。     

隧道保温防排水技术与应用

介绍聚氨酯保温层现场发泡喷涂技术和隧道冻害预防、防排水、保温相结合的综合防排水技术的应用,通过技术研究并推广应用,有效地保证地区隧道的排水顺畅和冻害预防,解决困扰多年的地区隧道施工的技术难题。技术指标达到国内领先水平,社会、经济效益显著,具有较好的推广应用价值,在地区具有广阔的应用前景。     

高寒山区浅埋隧道冻胀特性及防寒措施分析

高海拔寒区隧道的建造经验相对较少,建成的隧道存在衬砌结冰、隧道开裂漏水、隧道墙体剥落酥碎等问题,隧道建设质量相对较低,功能大大削弱,且存在严重的安全隐患,导致养护工作十分困难。针对季节性寒区隧道工程,明确目前在寒区隧道研究中存在的不足,综合考虑寒区隧道中温度等因素对围岩冻胀率和衬砌约束强度的影响,有针对性地提出寒区隧道冻害防控措施。     

运营隧道的典型病害及其处治技术研究

在总结分析运营隧道水损害、衬砌裂损、冻害、衬砌腐蚀、偏压等典型病害诱因及其影响的基础上,通过工程实例研究病害处治技术.采取水害治理技术可有效控制结构的渗漏水现象;通过裂损处治技术修复衬砌断面缺损以及裂缝,补偿病害引发的衬砌刚度损失;冻害处治技术可防止隧道受到冻胀力作用而破坏;偏压处理技术确保了隧道的稳定性和安全性.运营隧道的病害处治技术在工程实践中有显著效果.     

寒区隧道衬砌背部空洞积水冻胀力学分析

造成高寒地区隧道冻害的原因有很多方面，如衬砌混凝土的冰冻破坏、局部存水冻胀破坏以及既有裂缝裂隙水的冻胀破坏等。以鹧鸪山隧道为工程背景，通过有限元软件ANSYS对隧道衬砌背后局部存水冻胀产生的应力进行计算分析，说明这种局部存水空间冻胀对隧道衬砌可能造成破坏原因，为寒区隧道的抗防冻措施提供理论依据。