寒区隧道不同形式排水沟适用性研究

为了研究寒区隧道不同形式排水沟的适用性,依托延崇高速金家庄特长螺旋隧道,理论分析、现场测量与数值模拟相结合,建立不同隧道排水沟模型,并用对隧道温度场以及隧道排水沟保温抗冻进行数值模拟。以水沟边界最高温大于0℃为判断水沟正常工作的条件,计算出了4种形式的排水设计适用范围。金家庄隧道采用5cm厚的聚酚醛树脂防寒隔热层完全可以使环向排水盲管正常工作。双侧保温水沟适用于最冷月平均气温为-5℃到-15℃的寒区隧道;保温中心水沟适用于最冷月平均气温为-10℃～-20℃的寒区隧道;中心深埋水沟排水适用于最冷月平均气温为-15℃～-25℃的寒区隧道;防寒泄水洞适用于最冷月平均气温低于-25℃的寒区隧道。金家庄隧道排水沟采用中心排水沟。     

高寒高海拔隧道保温层敷设方式及设计参数优化

为了深入探究高寒隧道保温层敷设方式及其设计参数优化的问题，以高寒高海拔特长珠角拉山隧道工程为背景，通过数值模拟重点研究了保温层敷设方式、设计厚度及导热系数参数的选择，并讨论了当地气温变化与保温层设计参数的关系。研究结果表明：在寒区隧道保温层设防区段，贴壁式敷设方式最佳；随着保温层厚度的增加，洞内冷空气影响范围逐渐减小，调热圈径深随保温层厚度变化的趋势用公式表达为f（x_h）=3.039e^{-0.280 9x_h}+13.8e^{-0.009 322x_h}；基于调热圈径深随保温层厚度增加的变化速率曲线及隧道结构安全，建议保温层厚度设计为5~10 cm；随着保温材料导热系数的增大，洞内冷空气影响范围逐渐增大，调热圈径深与导热系数关系趋势用公式表达为f（x_λ）=15.47e^{0.287 4x_λ}-3.829e^-39.05x_λ；基于调热圈径深随导热系数变化速率曲线及隧道结构安全，建议保温材料导热系数取0.020~0.035 W·（m·K）^-1；在假定保温层厚度为5 cm，导热系数为0.022 2 W·（m·K）^-1，通风时间4个月的情况下，只有当洞内气温大于-15℃时才能保证支护结构和围岩不受冻害影响。研究成果可为川藏铁路建设提供指导作用。     

基于层次可拓模型的高地温隧道人员防护设计

为了解决高地温隧道作业人员由于身处高温环境工作效率低、身体不适等状况,从地质条件、施工条件、隔热降温措施、地理条件等4个方面及其下属19个二级指标建立人体舒适度指标体系。首先运用层次分析法计算各级指标的权重,其中固定指标总权重为0.338 7,而可控指标的总权重为0.661 3。随后给出人员舒适度评价等级,基于可拓理论结合尼格隧道的人员防护措施及地质资料定性及定量地对该隧道人员舒适度进行综合评价。最后建立高地温隧道人员防护设计流程体系,并对尼格隧道人员防护初步设计进行优化,并经过现场反馈情况证明该方法的可靠性。此外该方法具有普适性,能够指导其他高地温隧道的人员防护设计。     

富水土砂分界地层隧道施工工法研究

在砂质黄土与全风化红砂岩形成的富水土砂分界地层中开挖隧道易出现涌水溜砂、围岩滑塌等现象.为保证隧道安全快速施工,以浩吉铁路阳城隧道为工程依托,采用室内试验、数值模拟、现场监测等研究方法,探究土砂分界地层隧道施工工法适用性.研究结果表明:按照围岩变形从大到小排序,依次为两台阶法、三台阶法、三台阶预留核心土法、CD法、双侧壁导坑法.3种台阶法墙脚处均存在较大应力集中,CD法、双侧壁导坑法施工成本高、进度慢;三台阶预留核心土法较三台阶法能有效减小掌子面挤出.三台阶预留核心土法辅以降水、旋喷桩加固等组合措施,可保证富水土砂分界地层隧道安全快速施工.