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。     

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。     

隧道端墙式洞门真石漆装饰设计与施工

结合工程实例,对公路隧道端墙式洞门装修材料进行了比选,介绍了真石漆在端墙式洞门设计中的应用。研究结果可为今后公路隧道端墙式洞门的设计施工提供借鉴参考。     

关于公路隧道洞门形式其应用研究——以南京桥2号隧道为例

随着社会经济的快速发展,公路建设规模在不断的扩大,其中隧道施工比例也越来越高。在隧道设计和施工中,洞门形式的选择成为一项重要的工作。隧道洞门的形式有很多,主要有端墙式洞门、翼墙式洞门、环框式洞门、台阶式洞门、柱式洞门、削竹式洞门以及遮光棚式洞门等。主要阐述了公路隧道洞门的形式以及在南京桥2号隧道中的运用。     

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。     

寒区普速单线铁路隧道下穿既有高速公路的防冻排水设计与施工

塘巴湖隧道是一座位于严寒地区的单线普速铁路隧道,其特点是隧道断面较小,其中心深埋水沟、深埋环向盲沟及隧底横沟等防冻排水系统均需要置于冻结线以外;浅埋下穿既有高速公路且隧道所在地层为硬质花岗岩,需要爆破施工等。围绕"寒区隧道防冻排水是重点"的原则,兼顾下穿既有高速公路安全控制措施,特别是设置中心深埋水沟、深埋盲沟以及为了满足有砟隧道运营要求,中心深埋水沟配套检查井结合避车洞设置在隧道侧壁,使中心深埋水沟埋置深度达到3.2m,隧道的设计与施工均遇到较大的困难和挑战,通过设计优化、施工工艺改进以及新型保温材料的应用研究,最终顺利完工。它的成功实施对类似工程有较强的参考价值,提出的建议也是从实践中总结的有益总结。     

寒区隧道保温层铺设长度及衬砌防冻措施研究

对于寒区隧道,以往的研究中,一般将寒区非冻土段洞内年最低气温为0℃的断面处作为保温层铺设的终点。依托青海知亥代公路隧道,借助ANSYS有限元计算软件,采用直接耦合法,对知亥代隧道非冻土段保温层铺设长度进行优化。结果表明:知亥代隧道保温层铺设长度为600 m更加合适,而非将保温层铺设到年最低气温为0℃的距洞口650 m处。根据隧道衬砌所受冻融循环作用影响的特点,总结了冻融循环条件下寒区隧道衬砌抗冻防冻措施。对于寒区隧道,可采取提高混凝土抗冻性能、设置防寒保温门和安装防雪棚等方式改善衬砌受到的冻融循环作用。对于知亥代隧道而言,将混凝土抗冻等级提高到F800,可使运营期100年间衬砌结构安全系数不减小。     

导热系数对寒区隧道温度场时空分布的影响

寒区隧道温度场对其抗防冻设计至关重要,围岩和支护结构的导热系数对温度场时空分布具有显著影响. 以寒区公路运营隧道为计算模型,采用理论推导、现场实测、数值仿真等方法对寒区隧道温度场的时空分布受导热系数的影响规律进行了研究. 研究结果表明:在任意时间点,变温圈内各点的温度均随支护结构导热系数的增大而降低,且支护导热系数越大,同位置处的温度降低速率越小;在任意时间点,支护温度随围岩导热系数的增大而升高,围岩温度随其导热系数的变化呈现分区性;可将围岩变温圈分为Ⅰ区和Ⅱ区:Ⅰ区内的各点温度随围岩导热系数的增大而升高;Ⅱ区内的各点温度随围岩导热系数的增大而降低;时间越长,Ⅰ区和Ⅱ区分界线的斜率和截距越大. 研究成果可为寒区隧道的抗防冻设计及选线提供借鉴和参考.      

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。     

晋北地区气温的降尺度特征及其对隧道防冻的影响

将观测尺度降低到小时,对晋北地区气温变化特征进行了分析,揭示了寒区隧道在年度周期内经历的多频次短周期冻融循环特征,并探讨了其对寒区隧道混凝土材料和衬砌结构防冻的影响。     

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.     

公路隧道生态型洞门设计研究

结合巴中至万源高速公路碓窝梁隧道的建设条件,设计了一种可对外墙面进行立体绿化的生态型墙式洞门,该洞门型式既能发挥墙式洞门的支挡作用,又能实现明洞式洞门生态环保的优点,研究结果可为类似工程的设计提供参考。     

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.      

公路隧道棚洞稳定性验算研究

随着我国交通事业的迅猛发展．公路隧道建设规模也日益增大,特别是山区特殊地形地貌区域出现了大量的傍山隧道．目前对于傍山隧道在设计过程中普遍存在认识不够的现象,如洞口刷坡过高使变仰坡在施工中出现塌方、地表沉陷等．对于偏压洞口．传统上采用的端墙式洞门及带耳墙的偏压式明洞,会导致山体内侧边坡开挖过高．施工后对原生植被的破坏很难恢复,圬工体积过大．隧道洞口与自然环境不协调等问题。因此山区隧道设计的一个基本思路应是：因地制宜．顺势而为。     

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。     

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。     

严寒地区隧道防排水与保温防冻技术

隧道建成后渗漏水与冰冻是严寒地区公路隧道的顽症，长期以来一直困扰着我国北方寒冷地区公路隧道的运营。吉林省长春至珲春高速公路新交洞隧道的施工中采用了“堵水、防水、排水、保温、供热”等多项新技术对其进行综合防范，防水效果良好，为今后类似寒区隧道防排水与保温防冻提供了借鉴。     

基于可靠度理论的铁路隧道洞门极限状态设计方法

针对铁路隧道洞门结构稳定性极限状态功能函数具有非线性及其参数具有随机性的特点,提出了基于可靠度理论的铁路隧道洞门结构设计方法.通过分析铁路隧道洞门的极限状态,建立了其极限状态方程.基于可靠度理论,以时速140 km/h的单线电气化铁路隧道端墙式洞门可靠指标计算为例,根据采用同样方法对3种设计时速共16种形式、22种类别隧道洞门的可靠指标计算结果,确定各极限状态下的目标可靠指标,建立极限状态设计式,求解并优化抗力分项系数.研究结果表明:铁路隧道洞门主要有抗裂、抗压、倾覆、滑动和地基承载力不足5种极限状态;极限状态方程中基本随机变量的统计特征是铁路隧道洞门可靠度设计是否准确的关键,可靠指标的确定是洞门结构极限状态设计的核心;建立的极限状态设计方法可直接用于铁路隧道洞门结构设计.      

寒区隧道病害成因分析与处治措施研究

衬砌裂缝及渗漏水是寒区隧道最常见的病害,严重影响隧道的使用寿命和行车安全。结合山西省某隧道病害情况,分析了隧道衬砌裂缝和渗漏水原因,提出了裂缝凿槽注浆补强、W钢带加固和U形槽导流等处治措施,为寒区隧道病害处治提供了一种可行的方法 。     

寒区隧道的主要病害成因分析及处治措施研究

针对山西省某寒区隧道的主要病害情况,结合当地气象水文地质情况,分析了隧道衬砌裂缝和渗漏水原因,提出了裂缝凿槽注浆补强、嵌入工字钢法和U型导管槽等处治措施,为寒区隧道主要病害的处治提供参考。