大瑞铁路高黎贡山隧道原岩温度预测

随着深埋长隧道需求数量的增加,高地温热害问题越来越突出,严重影响到施工人员的安全及工作效率,需要根据地温的分布特征来对隧道高温地段采取必要的降温措施。结合大瑞铁路高黎贡山隧道的地质、地温实测资料及通过“谷地地理信息系统”获取的地形数据,采用基于地质演化历史计算原岩温度的数学模型,编制相应的计算程序对高黎贡山大瑞铁路隧道进行原岩温度预测,并对隧址区的温度场沿洞线方向进行简单划分,为隧道采用有效的降温措施提供必要的地温场数据。通过计算分析可以得出： 1）沿隧道向瑞丽方向,隧道原岩温度有先增大后减小的趋势,最高点温度为31.73 ℃; 2）隧道开始大约2.5 km以内及18 km至隧道终点段,隧道岩温在28 ℃以下; 3）2.5~18 km段隧道岩温为28~31.73 ℃,其中高于28 ℃区域需要采取实时温度监控措施。     

高黎贡山隧道1#高地温斜井降温处理技术研究及比选

为解决高地温隧道工程中存在的作业环境差、机械设备故障多、劳动生产率低等高温热害问题,以大瑞铁路高黎贡山隧道1#长大斜井为背景，进行技术研究和降温方案比选。首先,分析热水源、监测隧道洞内外气象条件，通过加强通风措施改善人体的舒适度。其次，采用注浆封堵热水源，减少热水流量，控制施工环境的湿度和温度；采用冰块+射流风机+快热交换的处理措施，冰块吸收隧道内热量，降低局部环境温度；采用机械制冷设备进行强制降温，改善热害隧道施工环境；综合优化资源配置，采用增加作业人员和设备数量，倒班作业，缩短人员和设备作业时长等多种处理措施。最后，分析各种降温措施能够达到的施工效果。结果证明，针对以围岩、热水为主要热源的高地温隧道施工，采用“通风降温+注浆堵水+机械降温+合理施工组织”的处理方案，符合高地温隧道施工的技术要求。     

亚洲铁路第一长隧——大瑞铁路高黎贡山隧道

大瑞铁路高黎贡山隧道全长34 538 m,为亚洲铁路第一长隧。隧道区域地质构造发育,沿线工程地质条件差,具有“三高”（高地热、高地应力和高地震烈度）、“四活跃”（活跃的新构造运动、活跃的地热水环境、活跃的外动力地质条件和活跃的岸坡浅表改造过程）的特征。工程主要不良地质有高烈度地震、 活动断裂、高地温、岩爆、软质岩变形、放射性地层、有害气体等。工程重难点为高温热害问题突出,软岩大变形,隧道涌水量大,软弱破碎围岩地段TBM施工易卡机,安全风险极高、组织管理管控要求严 ,通风效果要求高等。围绕高地热,活动断裂地层,深竖井、复杂地质条件下TBM研制等问题,已立项并实施隧道高地热环境施工关键技术、复杂地质条件新型TBM研制及应用、铁路隧道超深竖井施工关键技术和深埋特长隧道高地温地段混凝土技术。     

高地温尼格隧道综合降温体系研究

为解决高地温隧道因高温引发的热害问题,以红河州建水—元阳高速公路的尼格隧道为依托,基于能量平衡原则设计各降温措施的适用区间。采用CFD软件模拟进行对照分析,研究尼格隧道现场采用降温措施的效果,构建高地温隧道综合降温体系。结果表明： 1）围岩温度T<32 ℃时采用单通风管道,在围岩温度32 ℃≤T≤40 ℃时采用双通风管道,在围岩温度40 ℃<T≤48 ℃时增设局部雾炮车喷雾降温,在围岩温度T>48 ℃增设冰块降温,且在实际应用中温降可达到理论计算值。2）增大通风量对降温速率的影响最大,可提升37.7%;冰块降温次之,可提升11.6%;喷雾降温提升效果最差,仅提升3.2%;但是对于降温幅度,冰块降温>增大通风量>喷雾降温。3）增大通风量可以加快洞内空气的置换流通,宜作为基础降温措施;冰块降温通过融化吸热可实现大规模的温降,可用在热害等级较高的隧道;喷雾降温可实现局部区域的降温、除尘和加湿,可作为掌子面辅助降温措施实现对隧道的局部降温。     

考虑环境湿度条件下高地温隧道喷雾降温研究

为了解决高地温隧道施工环境的热害难题,探究喷雾降温辅助手段降温效果并确定其设计参数,以我国西南地区某隧道工程为依托,采用现场实测和数值模拟方法,就不同雾滴温度、喷头位置和流量对高地温隧道中不同截面位置温度场湿度场分布影响问题进行了深入分析。研究结果表明：喷雾系统弱化了围岩加热新鲜风的过程,使各截面气温显著降低2～3℃;处于喷头后方的隧道截面降温幅度更大,该范围为30 m左右,超出此范围,改变喷头位置不会对其后方隧道气温和湿度产生明显影响;围岩温度35℃、新鲜风25℃的条件下,设置喷雾流量和雾滴温度为0.005 kg/s和20℃可以将掌子面附近100 m范围内气温和相对湿度控制在27℃和47%左右;增加喷头流量是降低隧道环境气温的有效方式,而改变雾滴温度的影响作用较小。     

高黎贡山隧道高适应性TBM设计探讨

为了应对高黎贡山隧道“三高四活跃”的特殊地质条件,研制高适应性TBM迫在眉睫。通过对高黎贡山隧道TBM施工段地质特征的勘察,总结了高黎贡山隧道的主要不良地质条件,分析了TBM施工存在的软弱破碎和大变形围岩洞段TBM卡机、高地应力掌子面与护盾后方岩爆、围岩收敛挤压变形支护破坏、高压突涌水和高温热害等方面的施工风险。提出高适应性TBM的针对性设计方案,包括TBM支护系统设计、刀盘刀具设计、应对涌水设计、应对高地热设计以及其他适应性设计的初步方案。研究结果可为高黎贡山隧道高适应性TBM的设计选型和制造提供参考。     

电涡流缓速器对周边零部件的热害影响

通过试验数据来分析大客车电涡流缓速器在工作时产生的高温对周边零部件、管路及线路正常工作的影响,并且提出防范电涡流热害的相应措施。     

高地温隧道荷载模式及二次衬砌安全特性研究

为解决高地温隧道衬砌结构受力特性不明晰问题,以川藏线桑珠岭超高地温隧道为工程依托,采用现场试验和热-力耦合数值计算手段,研究二次衬砌在高地温环境下的力学特性和安全特性,提出高地温隧道荷载设计方法。结果表明： 高地温隧道二次衬砌施作后10 d内应力变化较大,20 d后趋于稳定;最大拉应力位于拱顶处,最大压应力出现在边墙处;高地温隧道荷载修正系数可表示为围岩初始温度的多项式关系;衬砌内外侧压应力均随围岩温度升高呈现出增大趋势,但各点增大速率存在一定的差异,拉应力值随温度呈波动增长;最小安全系数出现在拱顶,随围岩温度的升高而降低,当温度高于60 ℃时,存在被破坏的可能性;二次衬砌最大裂缝宽度位于拱顶处,随着温度升高,裂缝宽度增大。     

盾构隧道管片混凝土-加固体界面高温后拉伸性能试验

借助火灾试验,对盾构隧道管片混凝土-加固体界面经历高温后的拉伸性能进行研究。试验温度等级为50、100、200、250、300℃,试验测试高温后盾构隧道管片混凝土-加固体界面的破坏形式、荷载-位移关系及温度-破坏荷载。试验结果表明:1)高温后混凝土-加固体界面拉伸破坏形式分为Ⅰ型破坏和Ⅱ型破坏2种,较低温度(20、50、100、200℃)下主要发生Ⅰ型破坏,较高温度(250℃和300℃)下主要发生Ⅱ型破坏。2)混凝土-加固体界面的抗拉刚度随温度升高而降低,在较低温度和较高温度下,影响混凝土-复合腔体界面抗拉强度的主要因素分别是混凝土的抗拉强度和混凝土-复合腔体粘结界面的抗拉刚度。     

电涡流缓速器对周边零部件的热害影响

通过试验数据分析大客车电涡流缓速器在工作时产生的高温对周边零部件、管路、线路正常工作的影响,并提出防范电涡流热害的相应措施。     

川藏铁路通麦至鲁朗段选线工程地质研究

为查明川藏铁路通麦至鲁朗段工程地质问题,合理选择线路走向,在分析遥感释译和区域地质资料的基础上,结合野外调查、物探、钻探、地应力测试和室内岩石试验,针对雅鲁藏布江缝合带具有的高地应力、高地温和水文地质问题3大特殊区域地质问题,开展通麦至鲁朗段隧道选线工程地质研究,提出该段工程地质选线原则。综合分析表明:帕隆藏布北岸CK方案在区域稳定性、地应力和地温等多方面均优于两跨缝合带C1K方案。     

高地温隧道温度场监测及施工降温技术研究

以梅州至潮汕铁路丰顺隧道工程为依托，开展了高地温隧道现场温度和湿度监测，分析了高地温隧道温度场分布规律。监测结果表明:洞内湿度高达85.3%，温度高达32.1℃，大于规范规定的隧道施工期间洞内气温不得高于28.0℃的卫生及安全标准的要求。通过采用通风降温、铺设隔热层等多种施工降温措施，保证了隧道的正常施工。     

就地热再生技术在长寿命复合路面养护中的应用

为了研究就地热再生技术在长寿命复合路面养护中的应用,本文首先分析了复合路面回收沥青性能及回收沥青混合料(RAP)的油石比、级配,而后通过室内试验研究了依托工程再生沥青性能、再生剂掺量及AC-13沥青混合料到AC-16沥青混合料的配合比转化过程,并通过车辙试验(60℃)、冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验评价了再生沥青混合料的高温性能和水稳定性能,并从就地热再生设备加热方式、再生机组温度控制、就地热再生施工温度、碾压方案、现场检测等方面对就地热再生施工工艺进行了全方位分析。本文研究内容与工程结合紧密,为就地热再生技术在复合路面中的应用提供了具工程意义的参考。     

青海227国道景阳岭垭口多年冻土发育特征

以拟建青海扁都口至门源段高速公路景阳岭隧道工程为依托,采用踏勘、钻探、体积含冰量试验和地温测试等手段,对区域内冻土分布、上限、下限、年平均地温和影响冻土分布的因素进行对比分析研究。研究表明:研究区域内阴坡普遍发育多年冻土,为冻土高温不稳定带;阳坡冻土呈岛状发育,阳坡为冻土高温极不稳定带。且冻土发育及分布规律与海拔、地形地貌、光照条件、地层岩性、含水量等因素密切相关。针对区域冻土发育特征,提出工程建设中的应对措施。     

黄土梁峁沟壑区复杂地质条件下的综合选线研究

黄土梁峁沟壑区地形破碎,不良地质发育极其严重,针对在此区域选线极为困难的问题,本文深剖影响区域综合选线的控制因素,提出了充分利用平面曲线左、右线不同偏角的设置,以非平行的楔形线路布置形式,避免了四线大跨断面隧道工程的设置,解决了复杂地形、地质条件下的选线难题,对今后类似地形、地质条件下的综合选线具有很强的指导意义。     

高地温区隧道排水管结晶生长室内试验研究

在隧道运营甚至施工过程中常出现排水管结晶堵塞的现象,而我国西藏、云南等地区建设的高地温隧道越来越多,因此需要探究高地温对隧道排水管结晶的影响规律。依据隧道地下水和结晶物的现场取样分析,在实验室配制试验溶液以综合考虑地下水和隧道初支混凝土的相互作用;通过自制水循环和加温试验装置,进行5组水流温度区间的隧道排水管结晶56d生长模拟试验,分析水流温度对宏观结晶体生长规律和微观电镜扫描(SEM)晶体形貌的影响。研究表明:随着水流温度升高,试验管段内的结晶量呈先升高后降低的趋势;当水流温度在40～50℃范围时,试验管段内结晶生成量最多(4.11g)。水流温度高低会对结晶体晶型形貌和晶体间堆积方式产生明显差异,且与温度无明显规律;其中水流温度在40～50℃时,结晶体形态多为规则的块状晶体且晶体尺寸最大,其长边约为7μm。     

公路与铁路立体交叉隧道施工安全性分析

在地下工程设计过程中,两座隧道线路交叉时,如何保证工程的安全性是目前山区隧道工程常遇到的问题,以某高速公路上跨铁路隧道为实例,用规程规定的方法核算新建隧道爆破施工对已建隧道的振动影响大小,然后采用有限元方法对施工过程进行三维数值模拟分析,结果表明,爆破振动对已建铁路隧道影响较小,新建隧道施工开挖对已建隧道力学性状影响有限。新建公路隧道开挖影响范围明显区域在其一倍洞径范围内,研究结果可为类似工程的选线和设计计算提供参考。     

天津地铁5号线穿越东风立交桥区段方案研究

随着城市轨道交通建设速度加快,线路穿越城市密集建筑区地段越来越多。为了解决地铁穿越建构筑物密集的城市中心区域地铁选线难题,以天津市轨道交通5号线穿越东风立交桥区域为例,对区域内线站位布设方案、区间盾构隧道设计及桥梁桩基托换等工程技术方案进行研究。主要结论如下： 1）线路采用左右线上下重叠布置方式,较传统的常规方式占用地下空间少,增加线路选线的自由度,可有效避让线路两侧密集建筑物基础,减少拆迁,降低工程造价,解决了拥挤空间内的布线难题。2）上下重叠盾构隧道采用先下后上的施工顺序及在下洞设置钢支架、采用多孔注浆等设计、施工控制措施,可减少上下洞体的相互影响。3）匝道桥桩基托换采用桩基主动托换法施工,可有效控制桥墩沉降。     

界牌岭岩质隧道偏压病害及其处治研究

结合界牌岭隧道衬砌纵向裂缝的成因分析及治理,通过建立裂缝性质判断、反推外力大小及位置、结合地质资料判断裂缝成因、开裂结构综合处治等一条新的研究路线,明确背斜挤压构造发育带的岩质隧道偏压成因,由此总结出存在地质偏压的隧道建设需要重点考虑的选线、支护、防排水等关键技术。     

高地温隧道施工过程气温-时间数学关系研究

为了研究一个完整隧道施工循环的气温变化规律,以红河州建水(个旧)至元阳高速公路在建高地温隧道-尼格隧道为研究对象.该隧道为高岩温与高水温并存的在建深埋特长隧道,最高水温达63.4℃,最高岩温达88.8℃.针对性地设计了一套气温监测装置,共实测了5个完整施工循环共计约2200个气温值,连续测试时长达74 h,并对实测气温...