浅埋高寒隧道围岩非均匀冻胀变形的力学响应

研究目的:浅埋高寒隧道面临的冻害问题威胁隧道的长期安全运行。为揭示浅埋高寒隧道含未冻夹层冻胀模式下围岩非均匀冻胀变形的力学响应,建立浅埋高寒隧道典型非均匀冻胀模型,利用有限元数值软件开展隧道衬砌与围岩的受力变形和冻胀力分布演化规律研究,从而据此优化浅埋高寒隧道的抗冻设计。研究结论:(1)冻结围岩圈外径和非均匀冻胀系数k是影响浅埋隧道冻胀力水平的关键因素,冻结围岩圈外径和k越大,冻胀力越大;衬砌结构最大拉应力和压应力分别位于拱腰和拱顶,未冻夹层厚度较小时拱腰和拱顶局部应力超过混凝土标准强度;(2)围岩非均匀冻胀作用下冻结围岩圈、衬砌和地表层的最大位移量整体表现出随未冻夹层厚度增大而降低的趋势,且冻结围岩圈半径越大,最大总位移水平越高;(3)未冻围岩夹层对高寒隧道冻胀力的空间分布和演化具有显著影响,随着未冻夹层厚度的增大,隧道冻胀力的非均匀性逐渐降低;(4)本文揭示的浅埋高寒隧道的冻胀力分布规律和衬砌力学响应可为类似隧道工程的抗冻设计提供理论指导。

考虑随机裂隙的高寒隧道温度场和保温层研究

研究目的:为进一步探究温度场的变化规律和保温层敷设厚度问题,以2022年冬奥会重大交通保障项目金家庄特长螺旋隧道为依托,通过现场实测、理论分析和COMSOL数值模拟相结合的方法,建立隧道围岩区的随机裂隙模型,研究孔隙率、渗透率、随机裂隙孔径和水头对温度场的影响,并基于温度场进一步对比解析解和数值模拟的保温层设计厚度。研究结论:(1)径向温度值及其变化速率随围岩孔隙率和渗透率的增大表现为增大趋势,随着随机裂隙孔径和下边界水头的增大,径向温度值表现为增大,变化速率则表现为减小的趋势,孔隙率对温度场影响最大,渗透率对温度场影响最小,径向温度分布规律可用Asymptotic1模型表示;(2)由于随机裂隙和渗流的影响,衬砌和围岩接触面的温度值不完全对称,但总体表现为从拱顶到仰拱逐渐升高;(3)孔隙率和渗透率对冻结深度的影响可用Exp3P2模型表现,随机裂隙孔径和下边界水头对冻结深度的影响可用Exp Dec1模型表现,理论分析和数值模拟结果说明保温层厚度的解析解较数值模拟大;(4)本研究结论可为相关寒区隧道的温度场发展、分布规律和保温层厚度设计提供借鉴或参考。

大坂山高寒隧道病害检测与状态评定

根据青海省国道227线大坂山高寒隧道病害类型、分布等特征,设计隧道病害检测方案,并进行病害检查和检测。在专项病害检测结果的基础上,深入分析隧道运营条件、工程地质、水文地质及气候特征,进行病害成因分析和隧道运营状态评定,并给出隧道养护和处治建议。为类似隧道工程病害检测和状态评定工作提供借鉴。

高寒隧道风水辅助系统温度场的数值模拟

结合青藏铁路昆仑山和风火山隧道高原、严寒的气候特点，对严寒地区隧道高压风、高压水辅助系统流体温度场进行数值模拟，为昆仑山和风火山隧道施工决策提供依据，也为寒区类似工程提供参考。

高寒隧道保温设计研究及热工计算方法初探

目前国内高寒隧道研究成果还不能完全满足隧道设计要求,文章借鉴我国建设部房建行业和日本国铁的研究成果,提出了适用于季节性冻土隧道洞口保温段长度、衬砌保温及水沟保温的设计计算方法。

高寒隧道的防冻胀结构及其施工

青藏高寒区的达坂山公路隧道采用防寒泄水洞、纵向透水排水管、硬质聚氨酯泡沫塑料防火保温层等新方法、新材料、新工艺，形成隧道防冻胀结构，取得满意效果。

高寒隧道塌方数值模拟分析和塌方处理

结合工程实际,对某高寒隧道塌方的原因进行了分析,并整体分析了此次塌方发生的原因,并对塌方后的处治措施以及处治的效果进行了系统的总结和分析,并针对该隧道提出了安全可靠的塌方处理方案,采用喷射混凝土稳定塌方,对于塌方区进行了注浆加固,对塌方后已施工的部位进行初期支护,最后达到了预期效果。

高寒隧道低温富水环境下帷幕注浆施工及性能优化

为保证高寒隧道低温富水环境下的帷幕注浆施工质量,结合工程地质实际,以白拉山高寒富水隧道施工为例,首先采用FLAC3D有限元分析软件模拟不同注浆加固圈厚度下隧道、衬砌和孔隙的水压力、应力分布和位移变化,继而得到最佳加固圈厚度。然后在上述优化的前提下,设计帷幕注浆施工工艺,并通过实时监测的方式,查看洞内周边位移量,进而验证上述优化的可行性与正确性。

地质雷达地质预报方法在高原高寒隧道粉砂层中的运用

通天河隧道是青海省共和至玉树公路上的一条在建隧道,隧址区位于三江源三河交汇处,属于高原高寒隧道。隧道进口段,进洞不久就遇到粉砂层不良地质体。给隧道顺利掘进带来很大难度,准确的地质预报是采取可靠措施的前提。论文采用地质雷达多测线探测,结合地质雷达数据分析和地质分析,给出较为精确的预报结论。后经开挖揭露表明预报结论准确,在雷达地质预报运用方法积累和为该隧道顺利开挖掘方面取得的较好的效果。

高海拔高寒隧道施工技术研究

本文提出了在高海拔高寒隧道施工中会遇到哪些问题以及高海拔高寒隧道施工时应该遵循哪些原则,最后再对高海拔高寒隧道施工技术进行了较为详细的研究分析,以供读者参考.

高寒区强风化围岩隧道衬砌冻胀性能研究

由于东北等高纬度季节性冻土地区春融冬冻的特点,强风化围岩隧道衬砌经常发生渗漏、悬冰、开裂等问题,严重影响列车运行安全。依托某寒区隧道工程,运用理论分析和数值建模等手段,基于季节冻土区强风化围岩隧道衬砌受力模型,分析隧道在富水期和冻结期的轴力和弯矩。通过施加注浆加固圈的方式,建立了注浆加固隧道衬砌受力模型,分析注浆加固厚度关键参数对于衬砌受力的变化规律。研究发现,隧道围岩处于富水期时,弯矩使衬砌产生“倒桃形”变形。当隧道围岩处于冻结期时,弯矩引起衬砌的“类葫芦形”变形。此外,在注浆性能相同的情况下,圆形注浆比传统的马蹄形注浆加固更有利于折减衬砌外力和内力。

高寒地区公路隧道衬砌冻胀病害处理技术

为了提升隧道设计水平,文章总结了高寒区隧道衬砌冻胀病害条件和计算理论,以某高寒地区的公路隧道为研究对象,利用有限元软件Midas/GTS软件建立计算模型,计算了不同含水量和不同衬砌弹性模量下衬砌所承受的冻胀力。同时,从防排水和保温两方面阐述了高寒区隧道衬砌冻胀病害的处理技术,研究成果可为高寒区公路隧道设计提供理论指导。

高寒地区隧道衬砌裂缝安全评价及处治方案研究

根据高寒地区某隧道衬砌裂缝的调查结果,基于断裂力学理论采用有限元模拟计算隧道二衬混凝土裂缝应力强度因子,根据裂缝尖端的稳定系数判定隧道衬砌结构裂缝的安全性。在此基础上,提出增设套拱、拆换二衬、粘贴钢带法等三种结构加固方案,同时考虑防排水、保温等措施,并从方案有效性、工期、造价等多方面进行综合比选。通过依托工程实例表明:采用裂缝尖端稳定系数可实现隧道衬砌结构裂缝的安全性定量化判定,为处治方案提供决策参考;计算得出衬砌裂缝深度越大,其尖端稳定系数越小,衬砌结构安全性越差。根据隧道病害成因分析及多因素比选,推荐采用增设套拱方案。

高原高寒冻土隧道渗漏水防治技术的试验研究

文章从高海拔、高寒、冻土隧道的特殊水文地质环境条件出发,结合具体工程实践及试验研究,论述了其渗漏水防治技术的基本原则、方法,以及防治工程中注浆材料的选择、注浆技术参数的设计和施工工艺等问题,并对进一步改进注浆效果检验方法等需要今后加强的研究工作进行了分析。

高寒高海拔隧道通风流场分布规律综述

高寒高海拔地区隧道通风流场分布规律对于隧道安全运营和环境保护具有重要意义。本综述论文旨在全面分析和总结高寒高海拔隧道通风流场分布规律的研究进展。首先,本文介绍了高寒高海拔隧道的特点,如气候条件、地形和地质条件等。其次,分析了影响通风流场分布的主要因素,包括隧道结构、气候条件和车辆运行等。然后,讨论了研究通风流场分布规律的主要方法,包括实验方法、数值模拟方法和理论分析方法。此外,总结了高寒高海拔隧道通风流场分布规律研究的最新进展和面临的挑战。本文通过系统地梳理现有研究成果,为后续研究和实际工程应用提供有益的参考。

高寒地区特长公路隧道总体设计

结合高寒地区的主要地形地貌、地质及气候特点,分析总结了在该地区修建特长公路隧道的主要技术问题及总体设计应秉承的原则。嘎隆拉隧道属于典型的高寒地区特长公路隧道,文中以嘎隆拉隧道的总体方案设计为例,说明高寒地区公路隧道总体设计应关注的重点,可供类似公路隧道设计参考。

高寒隧道保温层和含水空洞对结构影响研究

为研究冻胀力对结构影响的量值大小,以2022年冬奥会重大交通保障项目金家庄特长螺旋隧道为依托,通过室内试验、导热系数测试和COMSOL数值模拟相结合的方法,建立仅考虑围岩冻胀的计算模型,研究保温层和初期支护背后含水空洞对衬砌结构内力和位移的影响。研究结果表明:(1)保温层对衬砌结构的内力减少百分比随着计算时间的增加而有所降低,但总体保温效果较好,保温层的存在推迟了衬砌结构冻胀内力出现的时间;(2)含水空洞对结构内力影响较大,有保温层时含水空洞的存在使初期支护最大拉应力、压应力值增大,而二次衬砌最大拉应力、压应力减小,无保温层时衬砌结构的最大拉应力、压应力均增大,且对初期支护的影响明显大于二次衬砌;(3)保温层能有效减小衬砌结构的最大位移,含水空洞的存在使衬砌结构由冻胀力产生的最大位移值减小,且不论是否有保温层和含水空洞,衬砌结构的最大位移均位于仰拱位置;(4)研究说明保温层和含水空洞对结构影响较大,实际工程应注意保证保温层的质量并避免含水空洞的出现。

高原高寒地区隧道内渗漏水整治与环境保护

研究目的:隧道渗漏水病害已成为国内外面临的难题,近年来,国内广大隧道工程技术人员在施工实践中已经充分体验到了隧道渗漏水给工程本身和周围环境造成的极大危害性。鉴于此,本文从环境保护的角度出发,探讨高原高寒地区隧道内的渗漏水整治问题。研究结论:从高原高寒地区隧道的特殊水文地质环境条件出发,结合环境保护,提出"渗漏水治理与环境保护相结合;地表截排降相结合;洞内以堵为主,排堵结合;彻底根治,不留后患"的治理原则,采用洞内化学注浆等治理措施,选择适合高原高寒地区隧道渗漏整治注浆的特殊工艺,辅以钻孔取样和无损检测等多种检测方式,能够很好地治理隧道内渗漏水的问题。

高寒地区隧道水害综合治理技术

结合大坂山隧道工程实例 ,介绍了在高海拔、高寒条件下 ,对地下水采取排、防、堵相结合的综合治理方法 ,有效地解决高寒地区隧道的水害、冻害问题。

高寒地区隧道围岩及洞内气体温度分布规律研究

文章依托内蒙古自治区绥满国道主干线博牙高速林场隧道工程,通过设置温度监测断面,对隧道洞内气温及不同部位、不同深度的围岩温度进行了监测分析。结果表明:(1)隧道洞内气温随时间呈三角函数变化;(2)离隧道洞口越远,洞内气温年平均值越高,年温度振幅越小;(3)隧道拱脚处的温度低于边墙、拱腰和拱顶的温度,在隧道未贯通时,拱脚与拱顶最大温差可达3℃。