高原多年凍土隧道工程研究

青藏鐵路作為我國(guó)的重大基礎(chǔ)工程受到了世界各國(guó)人民的普遍關(guān)注，其高原缺氧、多年凍土與惡劣的環(huán)境氣候條件給青藏鐵路的修建帶來(lái)了很大的困難，而多年凍土問(wèn)題更是青藏鐵路修建的三大關(guān)鍵技術(shù)難題之一。青藏鐵路格爾木至拉薩段，全長(zhǎng)1118km，多年凍土區(qū)長(zhǎng)度為632km，其中連續(xù)多年凍土區(qū)長(zhǎng)度約550km、島狀不連續(xù)多年凍土區(qū)長(zhǎng)度82km，全線海拔4000m以上地段約為965km。昆侖山隧道位于青藏高原海拔4642m以上的多年凍土區(qū)，是目前世界上在高原多年凍土層這一特殊圍巖環(huán)境條件下修建的最長(zhǎng)隧道工程。本書以鐵道部多個(gè)重點(diǎn)科研項(xiàng)目和昆侖山隧道工程實(shí)際為依托，針對(duì)高原多年凍土隧道施工的工程實(shí)際難題，如多年凍土隧道圍巖溫度場(chǎng)的變化規(guī)律、噴射混凝土黏結(jié)強(qiáng)度、隧道通風(fēng)溫度場(chǎng)、高原供氧、機(jī)械設(shè)備的效率等施工的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，從理論上進(jìn)行了比較深入的研究，并將計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬結(jié)果與室內(nèi)模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，獲得了一些有益的成果。最后對(duì)昆侖山隧道滲漏水的來(lái)源、路徑、水量進(jìn)行了分析，提出了綜合治理的方案。

1　緒論

1.1　引言

1.1.1　凍土研究發(fā)展史

1.1.2　凍土工程研究進(jìn)展

1.1.3　凍土工程病害研究

1.2　國(guó)內(nèi)外高原多年凍土隧道研究現(xiàn)狀

1.2.1　理論研究

1.2.2　隧道工程實(shí)踐

1.2.3　凍土工程應(yīng)用研究

2　昆侖山隧道工程概況

2.1　昆侖山隧道工程概況

2.1.1　工程概況

2.1.2　工程地質(zhì)特征

2.1.3　水文地質(zhì)特征

2.1.4　地應(yīng)力狀態(tài)分析

2.1.5　襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)

2.1.6　防排水及保溫措施

2.2　研究背景

2.2.1　多年凍土隧道開(kāi)挖與襯砌的矛盾

2.2.2　昆侖山隧道滲漏水病害簡(jiǎn)介

.　2.3　昆侖山隧道工程相關(guān)測(cè)試

2.3.1　自然氣溫監(jiān)測(cè)

2.3.2　施工環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)

2.3.3　圍巖收斂監(jiān)測(cè)

2.3.4　襯砌內(nèi)外溫度監(jiān)測(cè)

2.3.5　隧道內(nèi)排水溝流量觀測(cè)和連通試驗(yàn)

2.3.6　地溫及水位測(cè)試

3　移動(dòng)邊界特征計(jì)算的理論與實(shí)際

3.1　移動(dòng)邊界概念

3.2　移動(dòng)邊界計(jì)算的理論基礎(chǔ)

3.3　利用有限元求解移動(dòng)邊界的基本過(guò)程

3.4　移動(dòng)邊界特征計(jì)算模型

3.4.1　有限元模型

3.4.2　移動(dòng)邊界特征計(jì)算模型

3.5　計(jì)算結(jié)果分析

3.5.1　融化深度與網(wǎng)格精度的關(guān)系

3.5.2　融化深度與計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)的關(guān)系

3.5.3　融化深度與臨界阻力距離的關(guān)系

3.5.4　考慮與不考慮移動(dòng)邊界特征的計(jì)算結(jié)果比較分析

3.5.5　昆侖山隧道沖溝的融化特征

4　隧道圍巖溫度場(chǎng)研究

4.1　運(yùn)用微分方程研究隧道圍巖溫度場(chǎng)

4.1.1　一般導(dǎo)熱微分方程

4.1.2　圍巖導(dǎo)熱控制微分方程

4.1.3　邊界條件

4.1.4　圍巖導(dǎo)熱控制微分方程的差分解法

4.1.5　圍巖溫度場(chǎng)計(jì)算程序及參數(shù)

4.1.6　毛洞計(jì)算及結(jié)果分析

4.1.7　初襯后圍巖的溫度場(chǎng)計(jì)算及結(jié)果分析

4.1.8　二襯后圍巖的溫度場(chǎng)計(jì)算及結(jié)果分析

4.1.9　洞內(nèi)氣溫對(duì)圍巖溫度場(chǎng)的影響

4.1.10　原始地溫對(duì)圍巖溫度場(chǎng)的影響

4.1.11　結(jié)果分析

4.2　隧道實(shí)測(cè)溫度資料分析

4.2.1　溫度數(shù)據(jù)處理

4.2.2　數(shù)據(jù)分析

4.3　運(yùn)用隧道圍巖溫度場(chǎng)規(guī)律指導(dǎo)施工

4.3.1　控制圍巖暴露時(shí)間

4.3.2　控制洞內(nèi)空氣溫度

5　多年凍土隧道工程的開(kāi)挖與襯砌

5.1　自然環(huán)境特征

5.2　施工環(huán)境特征

5.3　昆侖山隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征

5.3.1　工程地質(zhì)

5.3.2　水文地質(zhì)特征

5.3.3　地應(yīng)力狀態(tài)分析

5.4　昆侖山隧道開(kāi)挖仿真分析

5.5　瞬態(tài)傳熱分析

5.5.1　有限元模型

5.5.2　邊界條件

5.5.3　參考點(diǎn)的選擇

5.5.4　計(jì)算結(jié)果分析

5.6　施工控制與預(yù)測(cè)方法

5.6.1　圍巖穩(wěn)定評(píng)估子系統(tǒng)

5.6.2　局部崩塌評(píng)估子系統(tǒng)

5.6.3　實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

6　施工溫度場(chǎng)研究及通風(fēng)、供氧技術(shù)

7　濕噴凝土支技及工藝試驗(yàn)研究

8　模筑襯砌混凝土及防水隔熱層施工工藝

9　昆侖山隧道排水技術(shù)試驗(yàn)研究

附件a　昆侖山隧道滲漏水治理方案

參考文獻(xiàn)2100433B

作者： 王星華 著

出版社：中國(guó)鐵道出版社

ISBN：9787113081713

上架時(shí)間：2008-5-4

出版日期：2007 年12月

開(kāi)本：16開(kāi)

頁(yè)碼：198

版次：1

中國(guó)多年凍土區(qū)面積約215萬(wàn)平方公里,占全國(guó)面積的22.3%。主要分布在青藏高原，東北大、小興安嶺及西部高山等地。

50年代，中國(guó)修建了興安嶺林區(qū)的鐵路，青藏公路及新疆天山公路，為多年凍土地區(qū)筑路積累了經(jīng)驗(yàn)。21世紀(jì)初舉世聞名的青藏鐵路的修建是對(duì)我國(guó)凍土工程研究的挑戰(zhàn)和考驗(yàn)，鐵路的暢通運(yùn)行說(shuō)明我國(guó)凍土學(xué)研究已達(dá)世界水平。2100433B

巖土與隧道工程所現(xiàn)有巖土工程、隧道工程和防災(zāi)減災(zāi)與防護(hù)工程三個(gè)專業(yè)方向。面對(duì)研究生規(guī)模的擴(kuò)大，公路學(xué)院制定了《公路學(xué)院研究生培養(yǎng)實(shí)施細(xì)則》，本所制定了詳細(xì)的課程建設(shè)體系，修改并完善了巖土工程專業(yè)、隧道工程專業(yè)和防災(zāi)減災(zāi)與防護(hù)工程學(xué)術(shù)性碩士、建筑與土木工程專業(yè)型碩士和巖土工程和隧道工程博士、防災(zāi)減災(zāi)與防護(hù)工程博士培養(yǎng)計(jì)劃，各個(gè)專業(yè)方向碩士研究生課程設(shè)置包括：公共學(xué)位課、基礎(chǔ)理論課、專業(yè)學(xué)位課、專業(yè)選修課等。

本所在研究生培養(yǎng)過(guò)程中，幾代師生團(tuán)結(jié)協(xié)作，開(kāi)拓進(jìn)取，在強(qiáng)化特色同時(shí)，不斷拓寬研究領(lǐng)域，研究主要涵蓋以下方向：特殊土性狀及工程應(yīng)用；軟粘土力學(xué)基地及處理；巖土體動(dòng)力學(xué)理論與技術(shù)；深基礎(chǔ)與新型基礎(chǔ)；邊坡與防護(hù)工程；地下工程與環(huán)境巖土工程；地下工程與公路隧道工程；公路隧道結(jié)構(gòu)理論；公路隧道運(yùn)營(yíng)環(huán)境；公路隧道機(jī)電工程；地鐵工程與盾構(gòu)技術(shù)；地下結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期性能與公路隧道維護(hù)；道路防災(zāi)減災(zāi)；災(zāi)害評(píng)價(jià)與管理；工程結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)工程；地下工程防災(zāi)減災(zāi)工程。

本所已擁有碩士生導(dǎo)師38人，博士生導(dǎo)師10人。自學(xué)科建立以來(lái)已培養(yǎng)了500余名碩、博士研究生。