基于破碎冻融圈的寒区隧道冻胀模型及影响因素分析

冻胀力是寒区隧道病害的主要影响因素之一,研究冻胀力量值和分布对寒区隧道保温设计具有重要意义。文章分析总结了目前几种冻胀模型和冻胀机理,在风化层冻胀模型的基础上建立了破碎圈冻胀模型,根据位移连续条件推导了冻胀力计算公式,采用控制变量法分析了冻胀力与影响因素关系,并用偏相关分析方法分析了各因素对冻胀力影响大小。研究结果表明:冻胀力量值与冻结深度、冻融圈冻胀率、衬砌及原始围岩的抗力系数有关;冻融圈冻胀率与破碎程度、含水率及水源补给条件密切相关;各因素对冻胀力影响关系为:冻结深度冻融圈冻胀率衬砌弹性当量抗力系数。根据工程实例计算,当冻结深度为2~3 m时冻胀力量值为7.43~11.05 MPa之间,计算值偏大于实测值。最后依据冻胀力影响因素讨论了防治冻胀力的工程措施,可为寒区隧道保温设计与施工提供借鉴。     

寒冷地区隧道衬砌壁后冻融及其影响分析

文章在考虑围岩冻结渐进性和围岩渗水开放性的基础上,研究分析了冻胀过程以及伴随的融冻过程对隧道衬砌结构、初期支护喷混凝土和围岩自身强度等的影响.分析结果表明,对于按现行规范修建的隧道,发生在衬砌壁后的积水冻胀和围岩冻胀对衬砌结构施加的压力不大,设计时可不予考虑;发生在混凝土内部的反复冻融对初期支护的喷混凝土损伤显著、设计施工应予注意;寒区隧道宜重视对常见的因渗漏水引起的冻害的设防.     

青藏铁路昆仑山隧道冻胀压力计算

隧道衬砌的冻害一直都是人们密切关注的问题,但对作用在衬砌上的冻胀压力大小及模式很少有人进行较深入的研究.文章试图以青藏铁路昆仑山隧道为例,分析隧道衬砌冻胀压力的作用规律,旨在为冻土地区隧道的设计及施工提供参考.     

寒区隧道抗冻设防长度的计算方法研究

目前寒区隧道抗冻设防长度的设计多靠工程类比,且要求隧道内温度场已知.为了明确设计时设防长度选取标准,解决无实测洞内温度资料的问题,文章基于寒区隧道温度场理论求解方法,根据衬砌层不出现排水管冻结和围岩不发生冻胀两个条件,在调研资料分析和隧道围岩温度场数值分析的基础上,给出了衬砌层不出现冻害和围岩不出现冻害的临界洞内温度;...     

寒冷地区隧道温度、渗流规律与冻害预防

根据试验隧道的温度和水流量测试成果,得出了寒冷季节隧道水流量和隧道衬砌后浅层围岩温度随时间的变化规律。预防隧道冻害应有系统观念,一味提高隧道内温度或衬砌壁后温度未必有利于问题的解决。在试验隧道中采用了冻害综合防治措施,即:(1)加强拱顶围岩注浆;(2)选用低温柔性好的防水板;(3)喷射混凝土表面降糙;(4)采用LV法铺设防水层;(5)施工缝设置可排水止水带;(6)采用直接通至中央排水管的环向排水管并进行局部保温;(7)在衬砌下隅角背后设置保温层;(8)在衬砌壁后预埋电热带穿线管等,取得了良好的综合防冻效果。     

川藏公路高尔寺特长单洞隧道设计关键技术研究

拟建高尔寺隧道为国道318线改建项目的控制性工程,为单洞双向行车特长高海拔越岭公路隧道。目前已建成的类似工程样本少,现行公路隧道设计规范没有避难设施的相关标准;针对寒冷地区隧道防冻胀设计只对防排水提出了要求,没有衬砌保温设计的相关对策;施工规范也缺乏高寒地区施工组织设计的相关要求。文章基于高海拔季节性冻融冻胀、单洞双向行车特长公路隧道特征,通过论证选用了隧道技术标准、平纵线位和路面结构型式;在总结和分析国内外类似工程是否设置紧急逃生通道和结合运营通风方式的基础上,本隧道设计采用了车行平导,并对平导压入通风纵向分段数和横通道的连接方式进行了优化;制订了仰拱之下深埋中央排水管和衬砌外贴保温层的防冻保温措施;参考其它行业引入冬期施工的定义和要求,制订了高原施工供氧方案。     

寒冷地区铁路隧道防寒排水设计探讨

在寒冷地区,隧道常常会发生冻害,直接威胁隧道结构及行车安全。总结了我国近年来寒冷地区运营隧道防寒保温防排水设计措施,并对隧道冻胀病害情况进行了分析;从隧道结构、围岩、防排水系统防寒保温以及隧道防排水系统等方面,对寒区隧道防寒保温防排水的综合措施进行了深入的探讨。     

喷射混凝土对多年冻土区公路隧道围岩冻融圈的影响规律研究

在多年冻土区隧道施工过程中,围岩温度场和冻融圈的控制是保证隧道围岩稳定性和结构安全性的关键因素。文章建立了考虑水泥水化放热的隧道围岩二维非稳态温度场的传热模型,在此基础上分析了喷射混凝土前后围岩温度场的变化规律,以及喷混凝土的施作时机与厚度对围岩冻融圈的影响规律,并与现场实测结果进行了对比分析。研究结果表明,计算结果的整体趋势与现场实测值吻合,距离洞壁0.5 m以外的围岩温度,二者误差不超过0.5℃。在喷射混凝土之前,各深度的围岩温度呈现缓慢增长趋势。喷混凝土施工完成后,由于水泥水化热影响,距洞壁深度1.0 m以内的围岩温度呈现陡升—下降—趋于稳定的规律,且当喷混凝土施工每延迟1 d,或其厚度每增加5cm时,围岩冻融圈深度增加约10 cm。     

寒区隧道局部渗漏水冻害处治的产热集水装置及应用

寒冷或严寒地区的隧道常在春融期出现渗漏并引发各种冰冻灾害,另外寒区隧道的排水管道会因为冰冻堵塞而失效,造成隧道病害。基于此,文章依托吉林省图们至珲春高速公路东南里隧道工程,采用现场调查和收集相关文献资料等方法,分析了寒区隧道局部渗漏水导致隧道局部冻害的状况,并根据隧道衬砌渗漏水点的病害状态,提出了采用局部加温、设计配套装备和明确施工操作工艺流程的方法。实际工程应用效果表明,采用该方法处理的隧道衬砌渗漏水点未发生冻胀现象,防冻害效果较好;与传统的隧道防渗漏方法相比,避免了不必要的材料、资金的浪费,以及大量人力物力的消耗。     

基于FLAC^3D的季节性冻土隧道明洞边坡支护失稳评价研究

为了研究季节性冻土地区隧道明洞边坡支护在应力场、温度场和水分场耦合作用下的冻融变形规律,文章利用FLAC^3D有限差分软件对蛟西隧道明洞边坡喷锚支护破坏现象进行数值分析。研究结果表明:温度场变化、开挖坡度大小是影响边坡稳定性的重要因素;温度不同,边坡支护变形量不同,但变形规律相同;冻胀融沉引起边坡各点的变形量在坡肩处最大,在软弱岩土层附近变形量波动较大;满足边坡冻融时稳定性且符合经济合理性的最佳边坡开挖坡度为1∶1。研究结果与实测结果一致,表明了失稳评价模型能准确、科学地预测明洞边坡支护的安全状态,于工程施工具有较好的理论指导。     

围岩支护作用关系中的温度影响因素研究

隧道围岩支护作用关系是隧道研究领域的关键问题之一,衬砌混凝土的温度变化会影响隧道围岩与支护的相互作用。当衬砌混凝土的温度升高或降低时,衬砌结构会膨胀或收缩,由于受到围岩的约束会产生围岩温度被动反力。文章通过建立简化的圆形隧道分析模型,得出了围岩温度被动反力随衬砌温度变化的计算公式,分析了影响围岩温度被动反力的因素,并采用既有隧道衬砌置换工程的现场监测数据进行了验证。研究结果表明:围岩温度被动反力是衬砌温度变化量、材料参数和几何参数以及围岩材料参数的函数,可以进行量化计算;在衬砌施作初期,由于水化热的影响,温度被动反力增长较快,峰值达到0.4 MPa左右。随着水化热的消散,温度被动反力逐渐减小。研究成果可为衬砌围岩松动压力现场监测提供一种温度修正方法。     

冻胀融沉对冻土区输油管道建设影响的研究

冻胀和融沉是冻土区埋地管道周围土体经常发生的两种现象,这将极大地影响管道的建设,产生对工程的冻害问题.为解决此问题,了解了冻土冻胀融沉的研究进展,论述了冻土冻胀、融沉研究的现状,总结了当前冻胀融沉机理、数值预报模型和防冻害措施的研究成果,探讨了目前冻土冻胀、融沉研究存在的不足,并对今后的研究方向进行了展望.需要建立更合理有效的冻胀、融沉预报模型,开发预报冻胀、融沉的软件,加强实验和工程验证,采用一系列创新设计来保护(或预先融化)冻土,抑制融沉.     

浅谈高海拔严寒地区隧道保温板及防火板的快速安装施工

随着国家西部大开发战略的实施,我国在青藏高原等地区建设的隧道越来越多。但是由于高海拔严寒地区特殊的自然地理环境,这些隧道不同程度地出现了冻害现象,部分隧道冻害甚至达到无法整治的程度。为了预防冻害的发生,严寒地区不少隧道在设计中考虑了防冻措施,较常见的做法是在隧道二衬与防水板之间设置保温层。青海省花久公路的防水层设计非常新颖,在隧道二衬表面加设了酚醛树脂泡沫保温层,再在保温层外侧设置硅酸钙板防火层,不仅起到防止冻害的作用,而且降低了隧道内发生火灾时高混对隧道衬砌结构的危害。硅酸钙防火板同时还起到对隧道衬砌表面进行美化装饰的作用,改善了隧道运营条件。本文在吸取久治5号隧道防火板及保温板安装施工经验的基础上,对高海拔严寒地区隧道拱墙保温板及防火板的安装施工进行了总结,以期为后续工程的施工提供借鉴、指导作用。     

浅析多年冻土冻害的防治措施

冻土地区的冻胀融沉问题对我国北方的公路已经造成了一定的影响,作者根据实际道路建设存在的缺陷及危害,指出对寒冷地区道路冻害问题应根据不同病害特点提出不同的应对措施。     

姜路岭隧道温度场特性分析

对于青藏高原海拔4 000 m以上多年冻土区的长大公路隧道温度场特性的研究,国内尚未见文献报导。文章针对青海省G214线控制性工程姜路岭隧道出口段的围岩、支护结构及洞内外环境温度进行了为期一年的现场实测,运用数理统计的方法,分析研究了沿隧道径向、纵向一定范围内围岩和衬砌结构温度变化规律,并采用正弦函数回归法对隧址区洞内外环境气温进行了拟合分析。结果表明:(1)多年冻土区隧道洞内外气温的相互关系和隧道内围岩及衬砌结构温度的纵向分布规律两方面的变化情况是基本一致的;(2)在隧道施工中,各断面径向温度场伴随着洞外大气温度的变化而不断变化,同时在纵向方向上也发生了变化;(3)多年冻土隧道围岩温度沿径向变化幅度较大的深度约为2.7~3 m,而在季节性冻土隧道中约为10 m。     

高海拔及严寒地区隧道防冻设计探讨

文章介绍了隧道冻胀力产生的机理,根据国内外有关资料,认为冻胀力并非由冻结的岩层本身,而是由紧贴衬砌的围岩含水风化层冻胀产生的,其值与含水层的厚度、是否有地下水补充以及衬砌的刚度有关.作者提出的冻胀力计算公式以及建议的保温结构可供设计工作者参考.     

关于严寒地区隧道冻胀力计算的讨论

文章介绍了隧道冻胀力产生的机理,根据国内外有关资料,认为冻胀力并非由冻结的岩层本身,而是由紧贴衬砌的围岩含水风化层冻胀产生的,其值与含水层的厚度、是否有地下水补充以及衬砌的刚度有关.作者提出的冻胀力计算公式以及建议的保温结构可供设计工作者参考.     

哈尔滨人防改造工程监控量测技术研究

文章根据季节性冻土地区隧道扩挖的监测(以建筑物沉降、地表沉降、围岩位移为主)成果,对影响施工安全的主要因素做了综合性分析和探讨.研究成果表明:隧道扩挖对建筑物沉降和围岩位移的影响较小.而对地表沉降的影响较大:雨季的到来对建筑物、地表的影响较小,但对明挖区间的建筑物、地表影响较人,尤其是边坡;季节性冻土对明挖段附近的建筑...     

冻融条件下的寒区隧道围岩压力计算方法

为了明确寒区隧道承受的围岩荷载,给其支护结构设计提供科学依据,节约隧道建设成本,文章针对围岩压力的计算方法进行了研究。分析并给出了不同冻土段考虑冻融作用的围岩压力计算方法:工程冻土段的围岩压力不考虑冻、融条件的影响,可直接用《公路隧道设计规范》的方法进行计算;多年冻土段浅埋隧道围岩压力,在融化条件下采用文章推导提出的公式计算;其余情况下围岩压力采用《公路隧道设计规范》中的方法进行计算,并根据冻融条件,分别采用冻、融条件下的围岩力学指标标准值,其中多年冻土深埋段围岩压力不考虑冻、融条件的影响,均取融化条件下的围岩力学参数进行计算。最后将该方法应用于姜路岭隧道设计荷载计算分析中加以阐释。     

不同冻土区隧道防寒泄水洞的作用和结构型式研究

高寒地区的公路隧道普遍面临着冻害威胁,极易产生衬砌开裂、边墙挂冰、路面结冰等病害现象,严重影响隧道正常使用和隧道结构安全。防寒泄水洞作为严寒地区较常用的排水设施,已普遍被隧道工程所采用,但在不同隧道中其排水效果相差较大,这是由于对防寒泄水洞作用机理研究甚少,出现防寒泄水洞错误采用所导致的。文章通过分析防寒泄水洞在不同冻土区隧道中的作用,明确了防寒泄水洞在不同冻土区隧道的适用性及其设计要求,并根据稳定冻结的局部多年冻土隧道中防寒泄水洞只是单纯过水作用,提出了新型的防寒泄水洞断面型式、布置设计,降低了排水系统建设成本,减少了防寒泄水洞施工对主洞结构安全和施工进度的影响,保护了多年冻土的原始状态,有利于隧道结构的长期稳定。