高温高湿环境下高铁隧道洞口段热湿病害分析

研究目的:南方铁路隧道的洞口段长期处于高温高湿环境,受热湿反复作用,衬砌及围岩发生劣化,进而产生裂纹或裂纹扩张,影响隧道结构的寿命与安全。本文通过理论和模型分析,结合现场测试研究,得到隧道洞口段热湿病害产生机制,为高温高湿环境下洞口段隧道病害整治提供理论依据,目前此研究国内外仍处空白状态。研究结论:(1)基于增量理论及湿度应力场理论建立了湿度和温度影响下岩体的增量型弹塑性体胀本构方程,推导了热湿应力表达式;(2)依据某隧道现场监测数据,计算了围岩温度场、湿度场与热湿应力及季节性变化情况,分析了不同衬砌和岩石导热系数、厚度对热湿应力的影响;(3)研究发现热湿应力纵向影响深度在3 m以上,给出了热湿应力在隧道洞口段分布与发展规律以及累积效应;(4)本研究成果可为高温高湿地区高铁洞口结构设计和病害整治提供依据。