寒区隧道冻胀力计算方法研究进展与思考

近年来,随着中国西部及青藏高原地区交通网的建设,修建了越来越多的寒区隧道,然而寒区隧道冻害也频繁发生。隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。首先将现有的冻胀力计算方法分为基于含水风化层冻胀模型、衬砌背后积水冻胀模型、冻融圈整体冻胀模型3类。含水风化层冻胀模型利用侧压力代替冻胀力作用,衬砌背后积水冻胀模型将冻胀力归结于衬砌与围岩之间的局部积水冻结膨胀,冻融圈整体冻胀模型则认为冻胀力系冻融圈围岩含水冻结后整体膨胀所致。然后对这些方法及其基于的假定与适用性进行了系统的分析和总结。最后重点分析了基于冻融圈整体冻胀模型的冻胀力计算方法,并归纳出3种考虑冻融圈冻胀变形的方式：①假定冻结圈冻胀位移模式;②假定冻结圈围岩各向均匀冻胀;③考虑冻结圈围岩非各向均匀冻胀。剖析了不同冻融圈冻胀变形处理方法的区别和联系,并通过工程案例对比分析了不同冻融圈冻胀变形处理方法对冻胀力计算结果的影响,分析了考虑围岩非各向均匀冻胀时冻胀力解的适用性。研究结论可为寒区隧道工程设计提供借鉴。