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。     

长大隧道进出口段典型沥青路面结构温度场研究

针对隧道进出口段路面结冰、低温裂缝等病害,以青海共玉公路通天河隧道为例,利用有限元法,建立了隧道进出口段路面温度场计算模型,并结合当地环境因素,确定了温度场边界条件控制方程。在此基础上,分析夏季持续高温环境及冬季持续低温环境下隧道进出口段路面结构的温度、温度梯度变化特性。结果表明:夏季,隧道洞外20m至洞内20 m纵向空间内路面的温度极值急剧下降;冬季,洞外各结构层顶面温度极值自洞外100 m至洞口逐渐上升,洞内各结构层顶面温度极值自洞口至洞内100 m逐渐降低。进出口段路面各结构层顶面夏冬两季最高温度梯度纵向分布在洞外20 m至洞内20 m的范围内变化较大,呈现凸形趋势,洞外路表温度梯度高于洞内。     

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.      

季冻区高速铁路隧道洞口边坡变形监测研究

为了获得季冻区的哈尔滨至牡丹江高速铁路隧道洞口边坡冻胀变形的发生、发展和变化规律,以正在运营的该线路利民隧道洞口边坡为工程依托,对边坡地表不同区域的水平位移、高程位移、地表温度及含水率进行监测,并分析地表温度、含水率与边坡位移之间的变化规律。结果表明：季节性土壤冻胀和融沉是导致该隧道洞口边坡发生滑移变形的主要诱因;边坡冻胀主要包括冻胀初期、冻胀快速发展、冻胀相对平稳和融沉波动4个阶段,2号监测点水平位移最大为8.5 mm, 3号监测点高程位移最大为12.6 mm。通过现场监测数据分析并结合边坡为偏压地形这一实际情况,可以推定当边坡土体发生滑移时,其滑移方向为由高山侧向低山侧隧道洞口方向。地表温度在冻胀快速发展阶段和融沉波动阶段随气温变化速率较快,而在冻胀相对平稳阶段变化速率较慢;3号监测点含水率最高,变化波动更大,冬季冻胀效果也更为明显。     

浅埋软塑粘土隧道冬季防寒保温施工技术

哈尔滨绕城公路天恒山隧道为国内第1座严寒地区浅埋大跨软塑粘土地层隧道,具有地基承载力低、含水量大、粘结力差和易塌方等特点。隧道在施工过程中采用洞口保温门、压入式通风与地表竖向通风孔联合通风等措施,保证了洞内施工温度,达到节能和环保的效果;二次衬砌表面设置保温防火层,预防了冻害的发生。为在寒冷地区隧道的修建中采取行之有效...     

季冻区公路低路堤修筑关键技术研究项目简介

<正>1项目背景我国季节性冻土分布广泛,占国土面积的53.5%,其中,中深度季节性冻土(1m)约占国土面积的1/3。路基冻害一直是困扰季节性冰冻地区公路工程建设和维护的一个难题。在季节性冰冻地区冬季,土中原有的水分或从外界迁移到土中的水分逐渐相变成冰,引起土颗粒间的相对位移,使土体产生     

地基土季节性冻胀分类综述

地基土季节性冻胀分类是工程冻土研究的基础,是防治工程冻害的前提。概括介绍了一些地处寒区的国家,对季节性冻土的冻胀及其分类的研究,及各自的季节性冻土分类方法。     

季节性冻土地区铁路路基冻害及防治措施研究

季节性冻土地区的铁路路基冻害影响着列车的安全、平稳运行.分析了季节性冻土地区铁路路基冻害的分类方法以及冻害形成的基本条件,探讨了路基冻害的防治措施.     

高海拔、高寒区、冻土隧道施工洞内环境温度场数值模拟

青藏高原严寒的气候环境，施工中要求对隧道洞内环境气温进行控制以达到保护冻土、保证隧道施工正常作业和工程施工质量的目的。对施工环境温度场的理论模型建立和施工过程的数值模拟，为保护冻土及施工环境温度调节与控制奠定理论基础。     

多年冻土区隧道施工过程中围岩融化圈变化规律研究

多年冻土区隧道在施工过程中围岩受施工热源的影响形成融化圈,在季节性冻融作用下,会造成衬砌表面开裂、剥落、覆冰等冻害.因此,减少施工对冻土原始地温场的扰动是寒区隧道施工的重要控制因素之一.本文以青藏高原风火山隧道为背景,结合实际施工工况、环境温度及地温数据,基于传热学理论,利用数值仿真开展隧道开挖暴露时间、初支施作时机、贯通后有无保温层、气候变暖等因素下隧道围岩融化圈变化规律研究.结果表明:与无支护阶段相比,有初期支护隧道围岩融化圈深度在30 d内减少了25.6％,融化圈发生时间推迟了6d左右,及时施作初支可有效减小隧道融化范围;隧道围岩融化圈呈月牙形分布,内侧线扩大速率大于外侧线减小速率,施工引起的热扰动对隧道围岩的回冻有显著影响.考虑气候变暖因素,提出铺设5 cm厚保温层能有效抑制围岩出现季节性冻融圈.     

多年冻土区道路病害类型及防治措施分析

在我国,多年冻土面积占全国面积的21.5%。季节性冻土区面积占全国面积的53.5%,多数分布在我国的大兴安岭,青藏高原,祁连山,及喜马拉雅山等地,冻土分布及发育程度受很多方面的影响,例如植被、地层岩性、温度、土体的物理性质等都对冻土的形成有着紧密的联系,这些影响因素时刻影响着季节性冻土与多年冻土的冻融,对路基造成的影响非常大,路基病害一直是道路方向的难题,本文通过探讨影响冻土地区的因素以及冻土区的病害类型,总结与归纳冻土区病害的处理技术。这对提高行车安全性并降低工程造价具有重要的意义。     

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...     

高岩温隧道初期支护应力场及安全性研究

为评价高岩温隧道施工过程中初期支护的安全性,研究了高岩温隧道初期支护温度场、应力场的施工期特征和演变规律. 首先通过热-应力耦合三维数值模拟和现场测试,研究了不同原始围岩温度场中,高岩温隧道开挖过程中初期支护温度场的变化规律;其次考虑围岩荷载和温度荷载共同作用,分析了高岩温隧道开挖过程中初期支护应力场的变化规律;最后基于初期支护应力值,评价了高岩温隧道初期支护的安全性. 研究结果表明:受施工通风影响,初期支护温度在隧道开挖后急剧降低,约5 d后基本与洞内气温一致;受施工工序影响,初期支护最大拉应力先增后减,最大压应力持续增加;随着围岩初始温度增大,在不同施工步序中,初期支护的最大拉应力和最大压应力均增大;初期支护安全性由喷射混凝土抗拉强度控制,当围岩初始温度大于60℃时,C25喷射混凝土将发生拉裂破坏.      

寒区隧道温度简谐波传热特征与影响因素的敏感性

为探究寒区隧道温度场的时空演化规律, 以波的视角从时间尺度和空间尺度建立了寒区隧道温度简谐波径向传热模型, 基于傅里叶传热定律推导了寒区隧道温度简谐波径向传热表达式; 依托兴安岭公路隧道温度测试结果, 验证了温度简谐波径向传热表达式的可行性, 分析了温度简谐波沿隧道径向深度的分布特征与随冻融周期的变化规律; 采用系统稳定分析法, 研究了温度简谐波对各影响因素归一化的敏感度因子。研究结果表明: 沿隧道径向深度0.00~4.00 m, 温度振幅呈负指数函数形式衰减, 变化范围为11.67℃~0.45℃; 温度相位移呈正比例函数形式增大, 变化范围为0.00~75.24 d; 年平均温度呈线性升高的趋势, 变化范围为-0.62℃~1.98℃; 受隧道区气温逐年变暖趋势的影响, 隧道进口端壁面年平均温度从2016~2019年升高了约0.75℃, 年平均温度随冻融周期逐年增大, 2.00 m深度内年平均温度受冻融周期影响较大, 超过2.00 m年平均温度受冻融周期影响相对较小; 隧道进口端壁面温度振辐从2016~2019年衰减了1.48℃, 温度振幅随冻融周期逐年衰减, 2.00 m深度内温度振幅衰减较快, 超过2.00 m温度振幅衰减较慢; 隧道进口端壁面日相位从2016~2019年延迟了7.20 d, 日相位随冻融周期逐年增大。温度简谐波对各影响因素的敏感性由高到低依次为壁面温度振幅、壁面年平均温度、围岩含冰率、围岩含水率、围岩孔隙率、骨架颗粒的质量热容量与导热系数。      

浅谈伊绥高速冻土设计与施工

冻土是指温度低于0℃,含水且与土颗粒及岩石呈胶结状态的各类土,即由固体矿物颗粒、水、冰和气体组成。由冻土的冻结延续时间又可分为季节性冻土和多年冻土两类。季节性冻土是指地表层冬季冻结,而在夏季又全部融化的土;多年冻土是指冻结状态持续2年或者2年以上的土。阐述冻土段公路在高速公路中设计与施工的方法。     

膨胀土洞口滑坡及裂缝处治研究——李家坪隧道案例

膨胀土地区隧道洞口施工易引发滑坡、坍塌、变形开裂等灾害。文中通过对三淅高速李家坪隧道洞口滑坡综合治理进行研究,总结滑坡发展过程及监测数据,归纳膨胀土洞口滑坡的发展特征及规律,分析滑坡产生的机制及衬砌裂缝产生的原因。运用理正分析软件定量验证在自然工况和削坡卸载后的稳定性系数,对洞口边坡稳定性进行定量评价。综合考虑滑坡区的地质环境、工期及环保等因素,采用削坡减载+洞内注浆加固+封闭地表裂缝的综合治理方案,有针对性地处理不同性质的衬砌裂缝。此项治理使滑坡变形破坏得到了有效的遏制,洞内裂缝未发展,此工程实例有一定借鉴价值。     

天然气发动机公交车节能技术探讨

正笔者是西安公交三公司276路驾驶员,驾驶以天然气为燃料的公交车已有二十多年,在驾驶过程中我发现,天然气发动机车辆在早晚气温低时动力增大,在中午气温高时动力减小;冬季温度低车辆动力增大,夏季温度高车辆动力减小;汽油发动机调整混合比可以准确找到怠速最高点,而天然气发动机在调整混合比时却找不到这个点,仅仅是一个渐变的过程。1气温变化对天然气发动机动力的影响空气受环境温度的影响会发生明显的热胀冷缩     

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。     

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。     

羊鹿山隧道20MW火灾全射流纵向排烟全比尺试验研究

为研究G50s沪渝南线高速公路羊鹿山隧道全射流纵向排烟的可行性与有效性,在不利于排烟的下坡隧道(左洞)内,以柴油和汽油为燃料进行油盘火烧,开展了20MW火灾全射流纵向排烟全比尺试验,对洞内外环境参数(洞口大气温度T、洞口大气压P、相对湿度φ)、隧道内沿程风速及排烟时间等进行了测试。研究表明:全比尺火灾试验期间,羊鹿山隧道左洞内自然风速v_n≈1.0～1.6 m/s,与排烟方向相反,表现为排烟阻力;隧道内开启6组射流风机时,下坡隧道内沿程纵向风速v_i≈3.5 m/s,隧道内开启12～15组风机时,下坡隧道内沿程纵向风速v_i≈5.5～7.0 m/s;从点火开始到隧道内烟气全部排出洞外的时间大约为30 min。对于羊鹿山隧道,采用全射流纵向排烟是可行的。