综合物探方法在高寒高海拔地区隧道不良地质体勘查中的应用研究——以玛沁隧道为例

隧道地质工程勘察中对地下岩体的破碎和隐伏断裂勘探是一项必要的工作手段。玛沁地区属典型的高寒高海拔地区,单一物探方法因存在多解性而不能较准确地表征勘查区的不良地质体发育情况。为查明玛沁隧道浅地表强分化层的厚度、隐伏断层位置及影响带、破碎软弱带及岩体完整性等不良地质体的分布情况,应用音频大地电磁法和高密度电阻率法等综合物探方法对玛沁隧道发育的不良地质体进行勘探。综合勘查区地质特征和综合物探研究成果表明,综合物探方法在高寒高海拔地区隧道勘查中不仅能够有效识别浅地表强分化层和破碎软弱带等不良地质体,而且可提高物探解释的精度。

受冻融循环影响的寒区隧道洞口段地震响应研究

【目的】我国季冻区交通网在地震带上的占比持续增大,有必要研究冻融循环与地震动双重作用对寒区隧道洞口段的影响。【方法】通过水热力三场耦合控制方程获得衬砌背后冻融圈内随时间变化的冻胀荷载,一并与自重应力近似考虑为初始地应力,将地震荷载等效为各质点的体积力,考虑冻融循环对冻融圈内土体强度与衬砌力学参数的影响,采用拟静力法研究寒区浅埋隧道洞口段地震响应规律。【结果】无论冻结与否,不易察觉的墙脚部位最易进入塑性,仰拱呈现内拉外压的受力特征,顶部拱圈、侧面曲墙等部位受力均匀且较小。地震对衬砌的影响均表现出破坏的可能性随冻融时间(次数)的推移而增大,尤其以墙脚内侧压应力区最为明显。受统计方法约束,冻融前10 a衬砌的地震响应较弱,从冻融第15 a开始洞口段衬砌地震稳定性有了较明显的劣化。【结论】相较于冬令期,融化期发生地震时隧道结构的稳定性更差。在全球气候变暖的背景下,更应深入研究寒区隧道洞口段融化期的地震响应规律。

某高速公路隧道渗漏水应急处治技术方案

依托某高速公路隧道渗漏水病害的应急处治施工项目,简要介绍了隧道渗漏水病害现状,经过详细的勘察和调研,总结分析了隧道渗漏水的主要原因,并制定了较为可行的处治方案,同时提供了备选处治方案。施工单位采用处治方案中的相关方法进行针对性处治,效果较明显。项目中相关方案可为其他类似工程提供借鉴和参考。

基于人工智能的寒区隧道衬砌裂缝检测方法

寒区隧道衬砌裂缝检测是寒区隧道运维的关键环节之一,而常规的人工目视巡查存在成本高、效率低等问题。考虑寒区隧道运营环境的特殊性,提出了一种基于人工智能的寒区隧道衬砌检测方法。应用自建裂缝数据集训练并测试U-Net语义分割模型,随后提出裂缝宽度测量方法。实验结果表明,U-Net模型可以精准检测隧道衬砌裂缝,模型的mIoU达到86.14%,效果良好。

高抗裂机制砂在严寒隧道衬砌混凝土中的应用

为保证工程质量安全,选定目标隧道,针对工程特征以及原料性能,分析混凝土的力学性能、耐久性、抗冻性以及抗渗性,得到合适的高抗裂机制砂混凝土配合比。根据对混凝土的抗压强度、抗折强度以及弹性模量分析,得到衬砌混凝土的最优配比设定如下:水泥260 kg/m^(3)、粉煤灰105 kg/m^(3)、矿渣粉65 kg/m^(3)、原状机制砂780 kg/m^(3)、碎石1075 kg/m^(3)、水150 kg/m^(3)、减水剂2.85 kg/m^(3)。通过试验验证高抗裂机制砂在严寒地区隧道衬砌混凝土中的应用效果,证实了应用机制砂后可有效提升工程质量和经济性。

寒冷地区隧道防冻隔温层设计计算方法及应用

本文根据隧道衬砌表面、衬砌内部、围岩内部的温度及隧道洞内外气温和风速的实测结果 ,获取了隧道温度场的分布情况以及隧道内发生冰冻段的长度和冻结深度的第一手资料。在此基础上 ,提出了增设套拱、设置防冻隔温层的防冻害结构和防冻隔温层厚度的计算方法。该防冻结构和计算方法应用于某隧道防治冻害工程取得了成功。实测结果表明防冻隔温层防治冻害的效果非常显著。

关角隧道排水设施冻害原因分析及处理方案研究

关角隧道地处青藏高原,属于严寒地区,隧道开通运营后洞口排水沟就出现了冻害,对行车安全构成了严重威胁。本文详细介绍了关角隧道排水沟冻害情况,分析了其产生的原因,对加热、截流、加强洞内保温措施三种处理方案进行了比选,选择了水沟加热方案。实践证明,严寒地区隧道洞口段排水沟内采取电伴热带加热防止水沟冻害的措施行之有效,可在类似工程设计中推广应用。

寒区引水隧洞低温相变温度场-渗流场耦合模型及其数值模拟研究

针对寒区引水隧洞围岩冻胀的多场耦合问题,考虑低温相变对岩体温度场和渗流场的影响,结合低温冻结条件下围岩的温度场-渗流场耦合模型,采用有限元法对新疆某电站引水隧洞工程围岩的冻结过程进行分析,研究低温相变条件下隧洞围岩温度场和渗流特性的变化规律。研究结果表明:在长期的冻结过程中,围岩内部形成了冻结区与未冻结区;随着冻结时间的持续,冻结锋面向围岩内部推移,岩体冻结深度和冻结范围不断增大。含水岩体在冻结过程中,水分由未冻结区向冻结区迁移,其渗流速度在冻结缘处达到最大,为1.359×10^(-4)m/s,在未冻结区渗流速度较小,为4.1×10^(-6)m/s。

寒冷地区隧道温度场的变化规律

为了揭示隧道温度场的变化规律,以某寒冷地区公路隧道为依托,选择11个测试断面,对隧道拱顶、拱腰、边墙和路面四个部位的温度进行1.5a的长期测试,采用正弦函数回归法,对测试数据进行分析。结果表明:隧道洞内的年气温变化具有周期性,随时间大致呈正弦曲线变化;隧道内纵向气温随着进入隧道距离的增大,年平均温度逐渐下降,年温度振幅也下降,其变化规律呈指数函数曲线变化关系;隧道围岩温度在径向一定范围内,随着径向深度的增加,年平均温度上升,年温度振幅衰减,并且呈指数函数曲线变化关系;防水夹层对隧道保温隔热是有利的。

曲线寒区隧道保温层铺设长度计算方法研究

为探究隧道曲率对保温层设计以及隧道纵向温度场分布的影响,以河北延崇高速金家庄隧道为研究对象,采用理论推导、CFD模拟的方法探讨隧道曲率对寒区隧道温度场分布特征的影响,并推导出不同曲率下的隧道保温层铺设长度计算方法。研究结果表明:1)隧道的曲率造成了隧道内空气的非对称流动,进而造成隧道左右侧对流换热不对称,以及温度分布的不对称,且曲率越大,非对称现象越明显;2)隧道内外侧的边界层空气速度差异随曲率的增大而增大,由于离心力造成的偏移效应在隧道进洞深度150 m处出现并迅速达到稳定;3)提出的保温层铺设长度计算公式考虑了曲率造成的隧道内温度非对称现象,可用于计算不同曲率隧道的保温层铺设长度。

高寒地区浅埋公路隧道围岩温度变化研究

为研究高寒地区浅埋公路隧道在环境温度影响下围岩温度变化规律,依托共和至玉树公路鄂拉山隧道工程,以隧道进口段为研究模型,应用ABAQUS软件对围岩温度场特征进行分析研究。结果表明:在高寒低温条件下,隧道周围围岩受环境温度影响范围随隧道纵深的增加而减小;对于隧道围岩横断面,环境温度影响深度,随纵深增加,无论纵向还是横向都逐渐减小;温度变化较快的区域集中在隧道进洞口的前40 m部分。基于此,建议施工过程中,在进出洞口段一定距离内,注意对围岩的保温防护,以提高围岩的稳定性并且增强施工的安全性。

硬质聚氨酯在寒冷地区隧道冻害防治中的应用

为了防治隧道的冻害,研究了硬质聚氨酯泡沫塑料的性能、加工工艺及施工安装方法,发现在施工现场修建临时生产厂房,采用手工注入成型工艺,适合现场工作条件,生产成本低,可大大节省工程造价。另外,选用966氯丁防冻胶作为粘结剂,将加工成1 000 mm×460 mm×40 mm的硬质聚氨酯泡沫塑料板材粘结在防水层上是切实可行的施工安装方法。同时,对现场加工的硬质聚氨酯泡沫塑料板材的技术指标进行了检测和验算。结果表明:其密度、压缩性能、吸水率和导热系数均符合标准要求,梯子岭隧道的最大围岩压力为71.1 kPa,远小于硬质聚氨酯板材压缩应力(202kPa),而且防冻隔温层是铺设在原衬砌表面,在原衬砌的作用下,隧道结构体系已稳定,故硬质聚氨酯的强度完全满足要求。

高寒地区特长公路隧道的抗防冻措施

在对世界范围内各种隧道抗防冻措施进行调研分析的基础上,针对高寒地区特长公路隧道的特点,提出了适合高寒地区特长公路隧道的抗防冻综合措施:可采用抗冻砼、钢筋砼以及增大衬砌厚度等措施抗冻;可采用供热法、防寒门法以及隔热材料法等措施防冻,其中表面铺设隔热材料法更加安全可靠。

国道317线鹧鸪山隧道工程引道生态护坡方案设计

鹧鸪山隧道地处高海拔的国家天然林保护区,引道边坡裸露面与周围自然环境极不协调,边坡绿化势在必行。本文在详细调查引道边坡情况的基础上,按照边坡的坡度、高度和物质组成,对边坡进行了分类。结合当地气象水文等条件,针对不同类型边坡拟定采用生态基材、三维网客土绿化、植生穴等绿化工法,提出了适宜于不同绿化地段的乔灌草配置模式和灌草配置模式,并进行了相应的物种选择。

寒区隧道纵向温度场分布规律研究

为探究寒区隧道纵向温度场分布规律及其影响要素,以哈牡高速铁路鲜丰隧道工程为例,建立寒区隧道三维流固热耦合模型,并采用通风时间、等效自然风流速度及进洞风温3个变量,探究不同变量条件下寒区隧道纵向温度分布规律及变化特点,在此基础上提出寒区隧道洞内纵向温度预测公式。研究结果表示:1)寒区隧道洞内纵向温度随着进洞距离的增加呈先上升后下降的趋势;2)随着通风时间的增加,寒区隧道洞内各个断面温度逐渐降低,且在通风60 d左右逐渐趋于稳定;3)随着等效自然风流速度的增大,隧道内纵向温度会降低;4)进洞风温对隧道洞内温度场的分布具有直接影响,随着进洞距离的增加,进洞风温对洞内温度场的影响逐渐减小。

地道风降温技术在夏热冬冷地区农村住宅中的应用研究

以地道风降温技术为切入点,基于夏热冬冷地区农村住宅能耗大的国情,探讨了地道风降温技术在农村住宅中的应用策略;全面分析地道中影响空气降温的因素,结合农村场地条件确定了地埋管的材质和影响地道风降温的基本技术参数;通过系统整合并比较分析多个策略系统的优缺点,确定了适应于夏热冬冷地区农村住宅的地道风—地板送风结合太阳能烟囱技术复合系统方案,并提出了改善措施。

严寒地区村镇住宅地道风应用及影响因素分析

利用地道风改善室内通风可以节约建筑能耗,在开发利用新能源领域具有较好的应用前景。本文介绍了地道风技术的基本原理及其在严寒地区村镇住宅中的应用,基于此计算得出了某严寒地区地层温度特性,分析了严寒地区利用地道风(以及与火炕联合运行时)的可行性;模拟分析影响地道风换热的主要因素,并给出了各影响因素的合理取值范围。研究结果对地道风在严寒地区村镇住宅中的应用具有一定指导和参考意义。

高寒地区隧道保温防排水技术与应用

介绍聚氨酯保温层现场发泡喷涂技术和隧道冻害预防、防排水、保温相结合的综合防排水技术的应用，通过技术研究并推广应用，有效地保证高寒地区隧道的排水顺畅和冻害预防，解决困扰多年的高寒地区隧道施工的技术难题。

考虑衬砌渐变劣化的寒区隧道承载性能演化规律

隧道衬砌结构沿径向深度存在温度变化差异,使其在冻融循环作用下沿径向发生不同程度的连续渐变劣化。为揭示衬砌结构渐变劣化对寒区隧道承载性能的影响,本文以羊八井2号隧道为工程依托,通过现场气温测试,结合隧道温度场和结构应力数值模拟计算,研究考虑衬砌结构渐变劣化的寒区隧道承载性能演化规律。结果表明:在每年170次的正负气温反复作用下,隧道衬砌表面经历约11次等效室内冻融循环;随着径向深度增加,衬砌经历的冻融循环次数呈指数函数降低,衬砌混凝土抗压强度和弹性模量沿径向深度呈指数函数连续渐变劣化,并主要集中在距衬砌表面35 cm深度范围内;在渐变劣化情况下,拱顶随服役年数增加,偏心距逐渐增大,受压区高度减小,呈大偏心受压,衬砌安全系数下降速率大,承载性能劣化严重,全截面劣化相反,拱顶由大偏心受压逐渐转变为小偏心受压,安全系数下降慢,承载性能劣化较轻;其余位置在两种劣化情况下衬砌承载性能变化基本相同;在隧道衬砌结构长期耐久性设计时,拱顶应考虑混凝土沿径向渐变劣化。

长珲铁路客运专线隧道冬期施工技术研究

长珲铁路客运专线位于严寒地区,为确保隧道能够安全、快速、高质量的施工,必须采用冬期施工技术。本文根据以往施工经验,以长珲铁路隧道冬期施工为例,提出混凝土冬期施工方案,有效地解决了寒区隧道工程冬期施工过程中混凝土施工问题;在隧道洞口段和隧道洞内采取的防寒保温措施,改善了洞内作业环境,减少了隧道工程冬期施工成本。