基于模糊综合评判法的寒区铁路隧道冻害评价体系研究

寒区隧道冻害严重影响运营安全,冻害防治是寒区隧道研究的焦点问题之一。目前寒区隧道冻害防治大多参考既有隧道,以经验为主,缺乏理论基础,也未形成系统的规范性设计条文。鉴于此,在东北三省和内蒙古等地区122座寒区隧道冻害资料基础上,以温度条件、水文条件、围岩条件和工程措施这4个基本影响因素为准则层,采用模糊综合评判法建立评判模型,并利用层次分析法对各因素的权重进行计算,从而建立寒区铁路隧道冻害评价体系,最后以杀虎口隧道为例进行分析验证。研究结果表明:该寒区铁路隧道冻害评价体系能有效识别冻害的主要影响因素,实现从定性分析到定量指标计算的过程,避免工程类比法施工的盲目性,有利于提高冻害整治措施制定的科学性,为寒区隧道冻害防治的规范化提供参考。     

寒区铁路隧道结构抗冻技术探讨

研究目的:受温度变化影响,寒区隧道衬砌结构易出现开裂、酥脆、剥落等病害。本文通过分析寒区隧道的环境作用,并通过调研我国寒区铁路隧道的结构冻害情况,归纳隧道结构的冻胀机理,提出寒区隧道结构的抗冻措施,探讨保温层在铁路隧道的适用性及设计方法、施工工艺,从而明确今后需要进一步研究的寒区隧道结构抗冻技术。研究结论:(1)寒区隧道衬砌结构冻害可分为特殊地层隧道围岩冻胀型冻害和结构缺陷型冻害,需采取相应措施进行控制;(2)负温差引起的温度应力作用,易导致寒区隧道衬砌开裂,需采取变形缝等构造措施;(3)季节性冻土区铁路隧道应慎用保温层;(4)本研究成果可为寒区隧道结构抗冻提供参考。     

寒区隧道温度场和排水沟埋置深度研究

研究目的:寒区隧道冻害问题时有发生,防排水对策是冻害防控措施的重要组成部分,其中尤以排水沟的合理埋置深度最为重要,该深度受温度场控制,被气象环境、地质环境和工程措施三个因素影响。鉴于国内外对考虑热流固耦合效应的寒区隧道温度场和排水沟埋置深度的研究较少,本文结合实际工程对此问题进行研究,以期为寒区隧道冻害防治提供技术支撑。研究结论:本文采用理论分析、数值试验、现场测试三种手段,基于流固耦合传热理论,对寒区隧道温度场和排水沟的埋置深度进行研究,得到结论如下:(1)揭示了寒区隧道温度场的时空分布规律,发现了区域冻结深度与隧道排水沟埋置深度的差异性;(2)研究寒区隧道排水沟埋置深度时,应以热扩散系数作为控制指标,密度、导热系数、比热容均为二级指标;(3)提出了排水沟埋置深度计算公式,该公式基于最冷月平均温度,考虑了地表岩土体和隧道围岩的热扩散系数的差异性,为寒区隧道排水沟设计提供了依据;(4)通过对东北某隧道温度场监测数据的深入分析,验证了该计算公式的正确性,可为后续类似隧道工程的防寒工作提供借鉴或指导。     

寒区铁路隧道衬砌电热导流板研发及应用

寒区铁路隧道衬砌冬季易出现冻害。对冻害现状及其形成原因进行了分析,提出安装电热导流板的措施来预防衬砌冻害,并在扎尔斯台隧道进行安装和试用。结果表明:电热导流板的安装能有效地防止衬砌渗漏水,进而避免了隧道衬砌冻害的发生,整治效果良好,可为类似的寒区铁路隧道衬砌冻害整治工程提供借鉴。     

寒区铁路雪害特点及防治技术

寒区铁路雪害对线路养护维修、道岔转换、列车运行和工程建设有很大影响,特别是寒区铁路客运专线的建设,对雪害防治提出了更高的要求。为减轻雪害对铁路运输的影响,必须正确认识寒区铁路的雪害特点,设计阶段合理选择线路方案并采取可靠的工程措施,施工阶段因地制宜优化工程措施并确保工程质量,运营阶段掌握雪害发展规律并及时治理。应根据雪害类型、降雪量和最大积雪深度采取有效科学防治措施,在严重风吹雪地段设置阻雪设施和防雪棚洞,道岔采用电融雪装置,研发和配置适合铁路使用的清雪机械,重点雪害地段建立雪害监测预警系统,研发先进适用的雪害防治技术,最大限度地减轻雪害对铁路运输的影响。     

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。     

寒区运营隧道冻害防治监测系统及应用

引起寒区冻害的因素十分复杂,隧道冻害预防与整治是一项复杂而艰巨的工作。以运营的准池铁路杀虎口隧道为工程依托,设计合理的冻害防治监测系统,通过对监测结果的分析,预测冻害的重点防治范围。研究结果表明:距洞口500 m范围内围岩有冻结可能,围岩最大冻结深度1.55 m,排水量较大区段位于下坡端进口段1 300 m范围内,因此冻害重点防治区段为进口端500 m范围内的软岩区段,预测冻害类型以衬砌渗漏水、衬砌开裂为主。     

季冻性寒区隧道波纹钢排水沟性能研究

寒区隧道施工中,排水沟防冻害保护措施至关重要。本文依托太锡铁路太崇段崇礼隧道工程,对季冻性寒区隧道波纹钢排水沟的适应性进行相关研究,通过数值计算对波纹钢排水沟结构强度及防冻害性能进行分析,结果表明波纹钢排水沟在正常荷载作用下最大应力约153 MPa,管体水平和竖直变形约6 mm;在保温方面当波纹钢排水沟埋深2.5 m时可以保证其内温度不低于0℃,可以满足铁路正常运营。本文研究方法对今后工期紧张的寒区隧道排水沟施工建设具有一定工程价值和现实意义。     

寒区铁路隧道衬砌电热导流板结构选型研究

寒区铁路隧道由于水文地质条件、地形、施工等原因衬砌常出现渗漏水、结冰等病害,威胁列车行驶安全,不断增加工务部门养护维修成本。综合考虑隧道衬砌冻害现状及施工要求,在分析导流板的选型及电热结构选型的基础上,研发出4种电热导流板结构形式。根据各种类型隧道衬砌冻害整治需求各种形式的电热导流板能在设计范围内任意搭配组合,使导流板紧密地贴合在隧道壁上,达到较好的防冻害效果。     

寒区隧道电热膜加热保温技术研究

针对我国寒区隧道冻害问题,以吉林省东南里隧道为例,通过现场温度实测和数值模拟,分析保温层的设防长度、设置厚度和适应范围,并提出寒区隧道电热膜加热保温系统.采用等效厚度法,给出保温层厚度的计算方法和保温层变截面厚度的设置方法.结果表明:被动保温措施保温层法具有一定的温度适应性,当隧道外界气温低于-18.5℃时,应考虑其他...     

电伴热系统在浩吉铁路隧道冻结防治中的应用

隧道穿越寒冷、严寒地区,在含水环境下易发生冻结现象,严重威胁行车安全.随着我国寒区隧道的大规模建设,寒区隧道冻结防控大多采用"防、排、保温结合"的方式,保温排水系统设计包含侧沟式或中心埋置式保温水沟、中心深埋水沟、防寒泄水洞等方式.以浩吉铁路寒区隧道为例,在前期既有聚氨酯保温侧沟措施下,结合现场出现的侧沟冻结、仰拱填充...     

电伴热技术在盾构冬季始发中的应用

盾构冬季始发期间,循环水系统、泡沫系统、加泥系统和注浆系统中的水冻凝可导致系统管路堵塞、阀体卡滞、仪表失灵,盾构无法调试。北京地铁10号线二期07标段盾构区间工程引入电伴热技术,对上述系统进行加热保温,防止水冻凝,完成盾构调试,实现冬季始发。     

地铁隧道穿越承压水砂土层冻结帷幕设计与施工

以南京地铁2号线集庆门站区间隧道施工为例,介绍冻结帷幕设计与施工技术在流砂地层、地下水丰富、地质状况不好、开挖支护困难地质条件下的地铁隧道施工中的应用,并对冻结帷幕设计及施工技术进行了论述。     

地铁联络横通道水平冻结施工的热固耦合分析

基于考虑相变的热固耦合理论,采用GEO-SLOPE软件模拟地铁联络横通道水平冻结和开挖施工过程,分析地层温度场和位移场的变化规律。结果表明:隧道冻结帷幕交圈的时间约为26d,但需积极冻结到40d,冻结帷幕平均厚度达到120cm,再经过36d的维护冻结期才可实施开挖;在维护冻结期采用比积极冻结期略高的盐水温度,防止了冻土范围继续扩大,避免了隧道开挖过程中遭遇强度较高的冻土;在进行具体的冻结设计时,应结合地层和隧道轮廓线的特点,设定冻结盐水温度、冻结时间、冻结管间距和冻结管数量等参数;对比分析不同冻结帷幕保护下隧道开挖的地层位移场,结果证明冻结对抑制地层变形具有良好的效果,但需要足够的冻结时间方可将地表变形限制在可接受的范围内。     

联络通道冻结施工近隧道端土体温度场分布及管片保温措施优化

为了研究人工冻结法施工联络通道中近隧道端土体温度场的分布规律以及管片散热对土体温度场的影响,采用现场实测和数值计算的方法,对土体温度场分布、冻结壁厚度和管片保温措施进行分析。结果表明:土体温度、冻结壁扩展厚度均随深度的增加呈指数型变化,当深度大于2.2 m时冻结壁厚度和冻土温度场基本稳定;联络通道的冻结壁沿长度方向可划分为2侧交界面段与正常冻结段;冻结管间距是影响交界面段冻结壁厚度的重要因素之一,因此辅助冻结面冻结壁是联络通道施工中的主要风险点之一;管片散热对土体影响范围与冻结时间呈对数关系,随着冻结时间的延长,影响范围将逐步扩大;为保证交界面区域的冻结效果,可在钢管片内部靠近土体一侧增设5 cm夹心保温层或改良管片壁后注浆材料2种管片保温,优化后交界面靠近管片位置冻结壁厚度可提升约24%。     

地铁隧道联络通道薄弱环节冻结孔布孔方式

地铁隧道联络通道冻结施工的最薄弱环节为隧道开挖对侧顶部区域的冻结。目前,该区域的冻结存在单排长孔冻结和长孔加短排加强孔冻结两种布孔方式。通过对杭州、上海的3个不同布孔方式的地铁联络通道工程现场温度数据的收集,冻结、开挖期间冻结效果的观测,以及钻孔施工情况的分析与对比,发现采用短排加强孔的冻结效果有明显的提升,但是过度密集的布孔可能会造成断管问题的出现。     

DCY900运梁车过隧道运梁的改造设计研究

合福客运专线箱梁架设过程中,需过隧道运输箱梁,但DCY900型运梁车驮运箱梁时,外形尺寸超限,无法通过隧道。通过对隧道尺寸及运梁车工况分析,提出合理的运梁车改造设计方案,使DCY900运梁车顺利地通过隧道运梁,解决了实际施工问题。     

某重载铁路隧道地应力测试与反演分析

浩吉铁路如意隧道在施工期间部分段落出现拱顶开裂,初支混凝土剥落、掉块等破坏现象,初步认为与隧道所处地应力环境关系密切.为了准确掌握如意隧道围岩的初始应力状态和工程区地应力分布特征,在隧道内进行水压致裂地应力测试的基础上,采用有限单元法开展隧道三维地应力场回归反演分析.研究结果表明:(1)回归反演计算值与实测值之间的相对...     

长大交通隧道防灾设计探讨

研究目的:随着我国交通事业的发展,长大交通隧道不断修建,隧道防灾成为日益重要的研究课题。研究方法:本文主要从隧道火灾的主要因素与危害及隧道防灾技术2个方面对国内外长大交通隧道防灾研究与设计进行评述,并从隧道衬砌结构的防火保护技术、安全疏散技术、固定消防技术、通风排烟技术、火灾监测及灾害时的车流疏导技术、区域交通管理系统等方面系统总结在隧道防灾方面的研究成果与应用情况。研究结论:我国在长大隧道防灾方面研究缺乏系统性,与国外有明显的差距,体现长大隧道防灾设计中存在不少问题,如隧道衬砌结构防灾设计研究不充分、交通疏散设计随意性大,在运营过程中管理救灾体系落后,管理水平不高等。因此,期望本文能对我国长大交通隧道防灾设计健康发展有一定意义。