高海拔寒区隧道保温材料的选型分析

通过对国内外各种保温材料性能、主要技术指标的对比分析,以在建的高海拔寒区隧道为依托,结合理论计算与数值分析手段,对不同敷设方式下各种保温材料的设置厚度及相同厚度不同材料下的各保温材料效果进行了分析。结果表明,不同材料在相同条件下表现出不同的抗防冻效果,但总体差别不大。实际应用中应在上述研究的基础上,结合其安全性、技术性及经济性等方面综合比选。     

高海拔寒区铁路隧道保温排水技术研究

针对处于高海拔寒区的川藏铁路隧道的保温排水问题,本文总结了国内多行业的寒区分类以及国内外寒区隧道保温排水技术现状,通过调研高纬度寒区铁路隧道的冻害情况,分析了高纬度寒区铁路隧道按最冷月平均气温和年平均气温的设计分区方法。结合川藏铁路工程特点,提出了川藏铁路高海拔寒区隧道设计分区和保温排水设施的设防标准建议,同时分析了各类保温排水设施的适用条件。结果表明:(1)川藏铁路高海拔寒区隧道按年平均气温和最冷月平均气温可划分为3个设计分区;(2)高海拔寒区隧道洞口段的排水沟槽设计,可结合工点特点,按设计分区采用不同的保温长度和不同的结构形式;(3)保温排水沟的检查井及出水口宜采取保温措施。     

高海拔特长公路隧道内施工环境测试与分析

白茫雪山3#特长公路隧道施工面临高海拔、低温、低含氧量、低气压等问题。为采取必要措施改善施工环境,开展了隧道内O_2体积分数、CO体积分数、湿度及温度的现场测试。结果表明:隧道内湿度稳定在80%左右,温度多在10℃以上,满足混凝土强度增长要求,但需加强冬季隧道内温度的监测;隧道掘进400 m以后O_2体积分数呈线性降低,CO体积分数急剧增大,均不满足规范要求,需加大通风量。     

寒区隧道三维温度场数值分析

根据考虑相变瞬态温度场的控制微分方程,应用Galerkin法推导出三维有限元计算公式并编制了计算程序,对一座已经建成的寒区隧道进行了算例分析。分析表明沿隧道轴向的初始温度不是均匀的,并且沿轴向也有热量传递,隧道围岩冻结深度沿轴向分布与隧道内大气平均温度沿轴向分布的规律不同,因而,对寒区隧道进行三维温度场分析是必要的。为了保持寒区隧道围岩的原始热状况,防止因冻胀和融沉而发生破坏,采用铺设合理保温材料的方法是行之有效的。从而,为寒区的实际工程设计提供理论依据和计算方法。     

寒区隧道衬砌结构可靠性分析

为了研究寒区隧道在运营阶段衬砌结构的可靠性,考虑到冻胀力、围岩压力和结构自重应力对围岩衬砌结构的影响,以昆仑山寒区隧道工程为背景,采用ANSYS中的PDS(概率设计)模块和蒙特卡洛拉丁超立方抽样方法,对影响寒区隧道衬砌结构可靠性的主要因素以及保证隧道结构安全的可靠性指标进行研究。结果表明:基于ANSYS数值模拟,通过研究冻土围岩温度场和应力场的耦合结果,得到冻胀对衬砌结构产生的最不利的位置;以概率论和数理统计相结合的方式,对衬砌结构最不利位置的可靠性进行定性和定量的分析,得到衬砌结构的可靠性指标;蒙特卡洛法中的拉丁超立方抽样提高了抽样概率的精确性,概率设计的敏感性和设计变量之间的散点图分析,有利于确定影响衬砌结构可靠性的主控因素,进而针对可控因素采取措施,以此提高衬砌结构的可靠性。     

寒区隧道围岩冻融影响数值分析

根据带相变瞬态温度场问题的热量平衡微分方程,应用伽辽金法推导出有限元计算公式,通过对一寒区隧道在不同施工季节,不同初始条件下以及不同保温材料厚度和导热系数的温度场分析,得出了一些有意义的结论和规律,可以为寒区的实际隧道工程设计提供依据和参考。     

高海拔大高差特长隧道洞内温度分布规律研究

研究目的:随着川藏铁路的建设,我国高海拔大高差特长隧道数量急剧上升.目前高海拔大高差特长隧道洞内温度分布规律尚不明确,严重制约其保温防冻设计,若设防不当会造成冻害,影响运营安全.本文以川西高原既有高海拔大高差特长隧道为例,采用现场监测、数值模拟等手段,利用隧道修建前后洞内外气象监测数据,研究高海拔大高差隧道洞内温度分布...     

富水隧道基于温度比拟法的合理注浆参数研究

以南大梁(南充-大竹-梁平)高速华蓥山隧道为工程背景,针对其在断层富水区段使用的“以堵为主,限量排放”的防排水原则,采用温度比拟法对不同注浆参数下衬砌的外水压力、内力、安全系数以及隧道排水量进行研究。研究结果表明:注浆圈在一定施作范围内可有效降低隧道洞内排水量、衬砌结构外水压及其内力,从而增大衬砌结构安全系数,提高其安全储备能力,但总体而言,注浆参数存在一个相对经济合理的范围。据此,以隧道设计排水量和二次衬砌结构安全性为评判标准,结合隧区生态环境等要求,提出华蓥山隧道注浆参数的设计建议值。     

寒区隧道施工期通风升温及效果分析

以川藏公路北线雀儿山隧道为工程依托,设计施工期洞口段通风升温系统,并利用流固传热理论对升温需风量及通风加热模块的升温系数进行计算,通过现场测试分析通风加热效果,提出洞口段施工通风升温时的临时辅助保温措施。研究结果表明:为实现对洞口段300 m低温围岩从-6℃升高到5℃的升温效果,要求加热模块的升温系数k达到5.5,理论计算所得的通风需风量为96.31 m~3/s,需要在洞内布置2条风道;现场测试表明加热模块对掌子面附近的洞壁温度影响显著,掌子面岩面温度约在6℃。     

自然风条件下寒区高速铁路隧道温度分布及防冻保温长度研究

针对严寒地区高速铁路隧道贯通后,冷空气吹入隧道引发的围岩冻结问题,以吉图珲高速铁路榆树川隧道为例,建立自然风条件下考虑围岩冰-水相变的寒区隧道空气与衬砌热交换的热流固耦合模型,结合现场空气温度和风速、风向,计算自然风条件下榆树川隧道围岩温度的分布规律,分析风速对隧道温度场分布的影响,并探讨隧道冻结长度.结果表明:隧道贯...     

寒区隧道地震响应的弹粘塑性分析

首先给出冻土的弹性本构关系方程，然后以大坂山隧道为例，模拟隧道的开挖和衬砌过程并考虑渗流体积力的影响；给出了隧道刚修好时隧道衬砌和围岩的初应力和位移。在此基础上模拟冻融循环过程，给出了考虑围岩的冻胀后，隧道刚好使用１年和５年时隧道衬砌和围岩的应力和位移。最后对寒区隧道的地震响应进行弹粘塑性的有限元分析。算例表明，寒区隧道衬砌和围岩的初应力和位移对其地震响应有很大的影响，在寒区隧道设计中应该充分考虑     

隧道地应力测试与岩爆倾向性分析

研究目的:岩爆是深埋长隧道施工中发生频率较高的突发性地质灾害,岩爆研究对于隧道的勘测设计、施工组织及安全生产具有重要的现实意义.研究结论:采用水压致裂法进行地应力测试,依据Russenes判据、Turchaninov判据及Hoek判据等准则对隧道施工期岩爆发生的倾向性进行分析与评价.结果表明:隧道存在岩爆发生的可能性;...     

寒区铁路运营隧道渗漏水检测与整治技术

水害是运营隧道的主要病害,在东北寒区渗漏水是影响隧道围岩冻胀的重要因素。采用地质雷达对沈丹线分水岭隧道予以检测,针对不同渗漏水成因进行分类整治,并采用堵、排、引的综合治理措施。选定适合寒区各种渗漏水动水条件下快速封堵的化学注浆材料马丽散及新型的树脂SDUGC施工缝表面喷抺封堵材料,使隧道渗漏水从根本上得到治理,解决了寒区铁路运营隧道渗漏水治理难题。     

寒区隧道玻化微珠保温砂浆保温隔热效果分析

对于当前寒区隧道普遍采用的保温隔热材料存在的诸多不足,根据玻化微珠保温砂浆的物理力学性能,提出将玻化微珠保温砂浆应用于寒区隧道隔热层。结合工程实例,通过有限元计算,对玻化微珠保温砂浆在寒区隧道保温隔热效果进行分析,并对隧道围岩温度场的影响因素进行评定。结果表明,8cm厚的玻化微珠保温砂浆具有良好的保温隔热性能,可以减少自然气候对隧道围岩温度场的影响,为其在工程中的应用提供相应的依据。     

寒区隧道应力和位移弹塑性统一解及对比分析

选择合理的屈服准则分析寒区隧道弹塑性解能为寒区隧道稳定性分析提供理论基础。为此,结合Mohr-Coulomb准则(即M-C准则)和外接圆Drucker-Prager准则(即D-P准则)分析得到考虑中间主应力效应的统一强度准则,建立寒区隧道弹塑性力学计算模型,基于线性非关联准则推导得出考虑围岩不均匀冻胀特性的寒区隧道应力场及位移场的弹塑性统一解,并对所得统一解答式进行算例及参数分析。研究表明：采用M-C准则计算偏于保守,而利用外接圆D-P准则计算偏于危险,考虑中间主应力效应能充分发挥围岩承载潜能,有效缩小塑性半径,缓解衬砌冻胀变形;统一强度理论参数b保持常数时,初始地应力、衬砌强度、不均匀冻胀系数及围岩体积冻胀率等参数的变化对寒区隧道应力及塑性半径变化影响显著。该研究成果可丰富寒区隧道工程设计理论。     

郑西客运专线富水黄土隧道的设计与验证

客运专线铁路超大断面富水黄土隧道的修建在国内外尚属首次,如何保证此类隧道的施工安全及运营稳定性是郑西客运专线的关键技术问题之一。结合郑西客运专线张茅隧道富水黄土地层工程实践,通过现场测试数据分析,探讨超大断面富水黄土隧道的施工方法、支护受力、基础沉降等三方面关键技术问题。     

青沙山隧道地温场测试与分析

采用埋入式铂金属热敏电阻测试方法,对地处青藏高原东部的青沙山公路隧道地温场进行现场实测与分析。结果表明:隧道洞口段,当环境温度较低时,地温差值分布明显,隧道进出口段衬砌背后出现相当长时间的负温;隧道洞内段,11月至次年3月,环境温度与所测地温相差很大,4月至7月,地温不稳定,围岩内各测点的温度曲线按位置重新进行调整,低温曲线上升到最高温处,高温的曲线则到达最低温处;7月至11月,隧道进口端地温下降曲线同隧道区环境温度变化同步,而隧道出口端地温比该处隧道内环境温度滞后;在冬季,衬砌内温度始终呈现倒U型,从隧道口向隧道中间,地温是上升的,地温上升呈现进口幅度小,出口幅度大,在低温度月份进口温度稍高于出口温度,在较高温月份进口温度低于出口温度;随着围岩深度的加深,温度是增加的,浅处的温度增量要大于深处;围岩内隧道径向存在某一比较稳定的温度边界条件。     

高速铁路大断面隧道地应力测试与分析

大岩湾隧道位于沪昆客运专线长玉段,为单洞双线隧道,全长1 968 m,最大埋深259.64 m,开挖面积达160 m2,跨度达15 m,属于超大断面隧道。本文介绍了隧道工程区水压致裂地应力测试的基本原理和测试结果,并对测试结果进行了分析。分析结果表明:该工程区的原地应力以水平应力为主,最大主应力方向为W67.5°N,与区域地质分析的结果相吻合。根据该工程区应力量值及方向,分析了隧道区的应力特征,并结合该隧道的工程地质条件,对隧道施工过程中的稳定性和岩爆发生的可能性进行了讨论。     

太行山隧道富水段宽张裂隙注浆效果分析

太行山隧道位于晋豫两省交界,为山西中南部铁路通道第二长隧道,地层岩性、新构造运动、地貌演化塑造了其独特的水文地质背景,Ω套谷、宽张裂隙发育,补给面积大,在Ω沟沟口、地形急剧变化带、构造轴部地下水易富存,隧道施工地下水顺宽张裂隙高压涌出。山西中南部铁路通道为国家重点工程建设项目,富水段落注浆堵水为主要的工程措施,本文在分析场地水文地质特征后,重点对帷幕注浆、周边注浆等方法的效果进行了分析。