一、高原多年冻土隧道施工温度场控制的主要因素（论文文献综述）
马志富,杨昌贤[1]（2021）在《寒区隧道抗防冻设计标准研究》文中研究指明隧道地下水防冻（融）和结构抗冻是寒区隧道技术的关键,其中地下水防冻（融）是核心,结构抗冻是重点。通过结合地理位置以及寒区既有交通隧道的抗防冻技术和出现的冻害情况,提出高纬度寒区和高海拔寒区的设计分区方法;对比分析寒区公路和铁路等隧道相关技术标准的现状及存在的问题,提出寒区隧道抗防冻措施的优化方向;并结合实测运营铁路隧道洞内纵向温度场,分析寒区隧道抗防冻设计的主导因素。结果表明:1)高纬度寒区和高海拔寒区,可按最冷月平均气温和年平均气温,分别划分为5个设计分区; 2)寒区隧道抗防冻关键是围绕隧道构建保温排水系统,结构抗冻可采取提高结构抗冻性能和设置保温层防冻等措施; 3)隧道洞口高差形成的自然气压差,是影响寒区长大隧道洞内温度场沿纵向分布和抗防冻设计的主导因素。
王成,马莲霞,骆丽珍,韩风雷,秦臻[2]（2021）在《多年冻土区隧道施工过程中围岩融化圈变化规律研究》文中认为多年冻土区隧道在施工过程中围岩受施工热源的影响形成融化圈,在季节性冻融作用下,会造成衬砌表面开裂、剥落、覆冰等冻害。因此,减少施工对冻土原始地温场的扰动是寒区隧道施工的重要控制因素之一。本文以青藏高原风火山隧道为背景,结合实际施工工况、环境温度及地温数据,基于传热学理论,利用数值仿真开展隧道开挖暴露时间、初支施作时机、贯通后有无保温层、气候变暖等因素下隧道围岩融化圈变化规律研究。结果表明:与无支护阶段相比,有初期支护隧道围岩融化圈深度在30 d内减少了25.6%,融化圈发生时间推迟了6 d左右,及时施作初支可有效减小隧道融化范围;隧道围岩融化圈呈月牙形分布,内侧线扩大速率大于外侧线减小速率,施工引起的热扰动对隧道围岩的回冻有显着影响。考虑气候变暖因素,提出铺设5 cm厚保温层能有效抑制围岩出现季节性冻融圈。
富志鹏,李博融,韩常领,董长松[3]（2020）在《冻土区公路隧道洞口段热融规律》文中指出为明确在地质、环境、气候及施工开挖等因素共同影响下的洞口段热融规律,进一步完善寒区公路隧道洞口段边仰坡热融稳定性防治技术,依托青海省境内共玉（共和—玉树）高速公路姜路岭隧道,通过现场监测、数值模拟及理论分析,对洞口段洞内地温响应过程及变化规律进行深入研究,根据温度场的模拟计算结果,分析影响边仰坡及隧道内热融范围的主要因素,并判断控制温度场的方法。结果表明:坡面浅埋土体地层中的温度变化相对地表有着一定的滞后性,这种滞后性与深度成正比;太阳辐射对依托工程洞口段边坡热融的影响较大,即使是阴坡面也极有必要施做一定的遮阳措施来减小冻土热融;洞内围岩融化圈在施做二次衬砌之前增长和发育的速度较快,在施做一次衬砌前,围岩热融圈也已形成较大的规模,这对于还未受到强支护的洞室稳定性十分不利,应当注重二次衬砌施做前的洞内保温措施;施工开挖阶段坡面热融对洞内围岩热融的影响随着隧道埋深的增长迅速减小,应当注意对埋深特浅断面的拱顶围岩热融范围的影响,特别是对大范围热融贯通现象的防范。
施佳誉[4]（2020）在《渐冻隧道的形成演化规律研究》文中研究指明川藏铁路建成后,将新增多条寒区隧道,根据以往寒区隧道的建设经验,在隧道建设完成之后,在使用过程中会出现多年冻土隧道的非冻土段和非多年冻土隧道的冻结锋面随着时间的推移向隧道全长扩散冻结的灾变现象（本文简称渐冻现象）,引发衬砌壁面的脱落,导致隧道的结构和使用功能受到损害,甚至造成隧道报废,给灾区人民的生命和财产安全构成严重威胁。本文基于国家自然科学基金课题“渐冻隧道的演化及灾变控制方法研究”,以隧道渐冻灾害现象为背景,根据传热基本方程和能量守恒定律等传热学基本理论,运用模型实验中的普遍采用的量纲分析法对隧道传热模型开展了温度场传热过程相似准则的推导,获得了渐冻隧道几个主要传热过程指数的相似准则数,并得出了相应物理量的相似比,确定了隧道渐冻的判据;自行设计研发了渐冻隧道室内物理模拟试验设备,按照国内相关典型发生渐冻灾害的寒区隧道非冻土段某断面围岩的热物理参数制备了相似围岩材料,在通风和渗流条件下开展了相似模拟模型试验,对隧道渐冻过程温度场进行了研究,研究发现:（1）在全球变暖恒定升温的环境条件下,隧道径向渐冻模式:隧道围岩内径向冻结锋面主要沿着隧道埋深增大的方向推进,进而形成由内向外逐渐冻结增厚的冻结壁。拱顶、左右拱腰和仰拱处的冻结模式稍有不同,主要体现在冻结模式分界面的埋深;长周期条件下隧道径向渐冻模式:隧道围岩内径向冻结锋面主要沿着隧道埋深增大的方向推进,进而形成由内向外逐渐冻结增厚的冻结壁,这个过程持续到600个月,也就是说第50年后,整个围岩盘面上降温过程基本结束,转而变为升温过程,最终将上升到围岩冻土全部融化的状态;（2）在全球变暖波动升温的环境条件下,隧道径向渐冻模式:渐冻隧道径向渐冻模式主要为围岩沿着埋深增长的方向发生渐冻;（3）在全球变暖波动升温条件下,寒区隧道渐冻时径向围岩温度分布演化规律:隧道深部围岩的温度梯度、热流密度和热流量的变化过程大致分为两阶段,在第一阶段,围岩温度从未完全扰动到完全扰动,温度梯度、热流密度和热流量逐渐增加,直至达到峰值;在围岩温度完全扰动后的第二阶段,温度梯度、热流密度和热流量呈现逐渐减小。从第一年的各地层温度变化情况和后期60年的渐融的升温过程中,不同埋置深度处围岩温度随着隧洞内气温的变化而呈现出波动上升的趋势,随着距离围岩表面距离的增大而其波动的振幅不断降低,但其升温规律较为接近,原先温度差距较小的地层中的温度将在升温过程中逐渐趋同,从而引发了寒区隧道沿着径向的渐冻;隧道在全球变暖升温的过程中,隧道隧道围岩温度场呈现出明显的周期性,隧道进口的最大冻深出现在隧道贯通运营后的第50个月（4.2年）,其最低温度达到-3.2℃;距离隧道进口越远,其最低点有所滞后,进口到400米后的出口处的温度最低点大致要延后24个月（2年）,温度最低值0.2℃。（4）在全球变暖波动升温条件下渐冻隧道纵断面渐冻模式为:隧道从进洞口向出洞口逐渐发生冻结,当经过固定的时间间隔（不同埋深处时间间隔不同,以埋深4m处为例,每隔100个月,隧道将发生为期200个月的渐冻灾害,埋深越小,渐冻灾害的持续周期越长）在围岩中将发生渐冻渐融灾害,且循环往复发生。（5）在全球变暖波动升温条件下渐冻隧道纵断面演化规律为:在自然小温度振幅气温的影响下,在隧道入口位置将发生周期性的渐冻渐融灾害,渐冻灾害的发生时间间隔和持续时间随着埋置深度的增大而减小;（6）本研究所得的监测结果通过与其他专家学者的理论和数值模型对比分析可得,与其他专家学者的结果吻合较好,证明该套试验装置能对寒区隧道建设过程中温度场的实测验证起到比较好的模拟作用,其具有的自生型的温度控制系统能够模拟任意热力学工况的温度分布情况,结合现场围岩的基本热力学参数,可对青海周遭类似高寒地区的隧道工程建设提供可靠的指导。
廉常青[5]（2020）在《不同埋深条件下地表活动层对寒区隧道冻融圈影响规律研究》文中指出随着国家经济实力的逐步提升,对中西部地区和青藏高原等高纬度地区的经济建设投入也在加大,而经济建设能否快速稳步推进的前提就是基础设施的完善,相应的提出“川藏铁路”等重大工程。而这些地区多为山地丘陵地貌,为了缩短道路里程减少经济投入,建设隧道是一个两全其美的方案,这就导致在严寒地区寒区隧道工程的修建日益增多。寒区隧道较普通地区隧道更容易发生冻害,即冻胀和融沉,这是因为围岩中的温度更容易受到大气环境温度的影响,有时处于正温有时又处于负温,并在温度梯度的作用下发生水分迁移,这往往使隧道衬砌结构出现开裂、剥落、挂冰、漏水、结冰等灾害。尤其是隧道埋深,它是直接影响围岩周围温度场和水分场分布的一个重要因素,并且会直接导致隧道是否能够长久稳定以及地表活动层对隧道冻融圈影响程度的一个极其重要的指标。故本论文探究在施工季节、含水率和年平均气温等影响因素下对不同隧道埋深地表活动层与隧道冻融圈影响规律设计一个寒区隧道冻融模型试验。通过一系列的工况总结不同埋深条件下,地表活动层对隧道冻融圈的影响。最后根据试验得到的规律通过数值模拟软件COMSOL进行PDE水热耦合编程,来对风火山隧道开挖浅埋段地表活动层和隧道冻融圈的变化规律以及水分是如何变化的进行总结,对寒区隧道施工提供一些建议。综合室内模型试验和数值模拟可以得到如下规律:1、由埋深是30、20和10cm可知:埋深降低,地表活动层对隧道冻融圈影响在逐渐增大,直至地表活动层对隧道拱顶冻融圈影响重叠,达到贯通;2、当埋深是30cm时:在含水率是25%和20%、年平均气温是-2℃和0℃、施工季节是从0℃向最大正温开始还是0℃向最大负温开始,都不能够使地表活动层和隧道拱顶冻融圈贯通,地表活动层对隧道冻融圈影响有限;3、当埋深是20cm时:在含水率是25%,施工季节从0℃向最大正温开始,年平均气温是-2℃和0℃,地表活动层对隧道冻融圈影响最大,在拱顶到地面位置达到贯通,年平均气温是造成地表活动层对隧道拱顶冻融圈产生影响最大的原因;4、当埋深是10cm时:任何条件下,地表活动层和隧道冻融圈都能够贯通,并且随埋深逐渐变浅,隧道拱腰和仰拱位置处的融化深度也在逐渐增加,地表活动层对隧道冻融圈影响受到含水率、年平均气温和施工季节的影响;5、在不同埋深条件下:地表活动层对隧道冻融圈影响程度比重关系是年平均气温>施工季节>含水率;6、地表和隧道之间的水分场分布受到冻融循环次数增加而显着向两侧迁移,而这种迁移效应易受到含水率、年平均气温和施工季节的影响;7、根据试验得到规律对风火山隧道浅埋段进行施工阶段开挖之后进行水热耦合分析发现,隧道拱顶冻融圈深度随着地表活动层增加而增加,因此建议采用深埋隧道进行施工;如果开挖之后及时进行支护和减少隧道施工阶段热源的产生,在相同的30天内隧道周围冻融圈的深度可以减10%,出现冻融圈推迟7天。在经历一个冻融循环之后,衬砌后围岩的水分变化很大,对衬砌安全产生较大影响。
韩磊磊[6]（2020）在《冻融作用下寒区隧道洞口基底变形及防治技术研究》文中提出近年来,伴随着我国经济的高速发展,基础设施建设的规模不断扩大,我国在寒冷地区修建了许多铁路隧道和公路隧道。相对于一般地区,寒冷地区修建隧道技术要更加复杂,其中最主要的一个问题是寒区隧道普遍受到季节性冻融、冻胀的影响,这种循环往复的冻融将持续给隧道结构造成破坏。隧道洞口附近衬砌及围岩始终受到外界气候条件变化的影响,又受到隧道洞内空气的温度的影响,更容易因温度场影响而引起结构破坏,洞口附近比洞内段更容易发生冻害。因此,寒区隧道研究的重点就是洞口段。本文在总结了国内外学者有关于寒区隧道温度场研究成果,收集数值模拟资料,以及冻害防治资料的基础上,结合西藏某寒区隧道的工程背景,通过有限元软件仿真计算,研究了对寒区隧道洞口基底的温度场,并总结了温度的分布情况及基底的变形,并对防治措施进行了研究,主要内容与结果如下:根据热力学和弹塑性力学基本理论知识,类比一般材料的热胀冷缩原理,得到了冻土的线膨胀计算方法。推导得到了随时间变化的隧道温度场的有限元方程和多年冻土隧道水冰相变的应力-应变关系,并建立了寒区隧道二维热学、力学数值计算模型。在全球气候变暖的前提下,通过有限元计算得出了隧道温度场在未来50年内的变化情况,计算出了具有代表性年份的隧道洞口基底处的融沉深度。而且这种融沉深度会随着气候变暖的情况下变得越来越深,并分析了围岩温度与隧道纵向深度的变化情况。通过温度场与位移场的耦合计算可知:加载温度第一年,基底处围岩最大融沉变形为50mm,基底处围岩最大冻胀变形为80mm,随着全球气温逐年升高的气候条件下,融沉深度增大,融沉变形不断增加。介绍了常见的寒区隧道洞口基底变形防治措施,保温层铺设方式和常见保温层材料种类,计算分析了寒区隧道洞门处在铺设保温层情况下的温度场分布,研究分析了保温层在不同厚度条件下的保温效果,计算出10年间隧道基底围岩温度分布情况,与没有铺设保温层的情况进行对比,最大融沉深度有了明显的减小。在初期支护和二次衬砌之间铺设5cm厚的硬质聚氨酯保温板围岩仍会发生融沉破坏。铺设8cm厚的保温板时,衬砌底部的多年冻土始终处于负温,融沉圈保持在衬砌范围内,达到了保护多年冻土的目的,确保了隧道基底的稳定。
李继昀[7]（2020）在《冻土地区铁路隧道洞口边仰坡变形研究》文中研究表明在我国东北、西北以及青藏高原等多个地区都含有大面积的冻土。冻土具有流变性、瞬时强度远远大于长期强度的特性,再加上这些地区复杂多变的外部气候环境,冻土地区的工程结构建设还必须面临两个主要危险:冻胀和融沉。而这些灾害为后期的工程建设埋下了安全隐患,同时也是制约该地区经济发展的重要因素。近几年来,我国先后在冻土地区已修建了越来越多的铁路隧道,各种边坡的失稳破坏现象也逐渐增多。隧道洞口段经常是导致坍塌,开裂和损坏的区域之一。故洞口段边仰坡的稳定性是隧道设计和施工时必须认真对待的问题,开展对寒区隧道的相关研究,对于这些地区的隧道建设和工程理论的完备具有重要的意义。本文以隧道洞口边仰坡作为研究对象,考虑了冻土的热学参数以及隧道洞口段围岩的水热耦合环境,通过建立室内模型试验并利用ANSYS数值模拟,研究不同含水率和不同坡角下寒区隧道洞口边仰坡的变形特点。论文主要进行了下述工作:查阅相关隧道工程的文献,获取土体随温度变化的物理力学及热力学参数,总结了冻土地区隧道、冻土力学和热传学等基本理论知识,参考相似理论创建相似比为1:50的试验隧道模型,选用的土样为硬塑性、粉质粘土,经过模型箱中的冻结过程,测出隧道洞口段在冻结过程的温度场,应力场和位移场的变化情况。利用ANSYS有限元软件对隧道试验模型进行热-力耦合分析,探究在不同含水率和不同坡角下模型的温度场、应力场和边坡的位移变化规律,将所得的数值模拟结果与试验结果进行对比。结果发现:室内试验和数值模拟中的温度场结果基本吻合;数值模拟得到的水平冻胀力要大于室内试验结果,平均误差约为10%,随着含水率的增加,两种分析方法下的水平冻胀力都增大了约12%;室内试验所测的位移变形分别为1.93mm和2.24mm,数值模拟中,产生的最大位移分别为2.07mm和2.4mm,冻结试验所得结果与数值计算结果平均误差约为7%;随着隧道坡角的增大,边坡产生的位移变形也增大,坡角与位移的变化成正比关系。
徐建涛[8]（2020）在《寒区隧道洞口段合理防排水及保温措施研究》文中提出随着越来越多寒区隧道的修建,冻害问题也越发受到广泛关注,隧道洞口段作为隧道的咽喉,常年受雨雪、大风和气温变化的影响,抗冻防寒尤为重要。本文以季节性冻土铁路隧道阿拉套山隧道为工程依托,开展了冬季洞口段温度场变化规律、防排水和保温措施的研究。主要成果如下所示:（1）进行了大气温度监测,分析变化规律并确定用于数值模拟的温度边界函数。同时对冬季施工洞内不同断面温度进行监测,评价防寒保温门与暖风机共同作用下的效果。（2）选取距隧道出口55m的DIK4+345断面,利用ANSYS有限元软件建立二维模型,运用控制变量法对比分析了有无保温层时的围岩温度场和采取不同保温材料、不同保温层铺设方式、不同保温层厚度时的保温效果,得出采用保温层后隔热效果显着,能有效减轻衬砌冻害和排水管的冻结,为合理的保温层设计提供参考价值。（3）为研究运营期隧道洞口段的围岩温度场分布,根据实际工程地形,运用Fluent软件建立三维模型模拟了在不同风速、不同外界温度影响下的空气温度场,并得到沿隧道纵向和径向的温度变化,可以为隧道保温设防长度提供建议。选取DIK4+345断面（埋深10m）和DIK3+905断面（埋深30m）基于热-力耦合进行了围岩和衬砌冻胀应力的研究,结果表明有冻胀时相较于无冻胀衬砌断面最大拉应力和最大压应力都有增长,最大压应力都出现在边墙脚处,最大拉应力出现在拱腰和边墙,且10m浅埋断面最大拉应力较30m埋深断面增长更大。（4）基于阿拉套山隧道现场施工对洞口段洞内外合理排水形式和关键施工技术进行了研究,针对高寒地区的复杂性提出要着重发挥混凝土自身的防水能力,要满足抗渗等级和厚度,并严格保证施工质量,可考虑采用高性能混凝土。其次在中心深埋水沟的埋置深度和保温层方面,考虑到单线铁路隧道中心深埋水沟开挖断面较小、若开挖深度过大对隧道墙脚围岩造成一定扰动,导致围岩整体性差的特点,建议适当减小埋深并设置保温层。
张秋辉[9]（2020）在《渐冻隧道现象及其引起的隧道病害解决对策研究》文中研究说明寒区隧道现行设计方法是基于隧道开挖前的冻土状态,按季节冻土段、多年冻土段、非冻土段进行分段设计的,并认为各分段之间的界限基本不变。但负年平均气温区的局部多年冻土隧道和非多年冻土隧道在贯通运行后,洞内气温会逐渐降低,非冻土段围岩会沿隧道径向和纵向逐渐冻结产生新生多年冻土,引起隧道渐冻而形成“渐冻隧道”。隧道渐冻后改变了围岩的冻融状态,原来的分段设计方法便不再适用,将导致防排水系统失效、衬砌冻胀开裂等病害,数十年后全球变暖影响又会产生冻土渐融而引发围岩失稳等病害。本文依托国家自然科学基金面上项目（51778475）,在大量收集整理负年平均气温区已建隧道资料的基础上,采用统计对比、理论分析、工程资料调研等研究手段,在研究揭示渐冻隧道现象的基础上,论述渐冻隧道的演化模式,分析隧道渐冻渐融时的潜在病害,并提出渐冻隧道衬砌结构、隔热保温及防排水系统的病害解决对策。本文主要开展以下研究工作:1)收集整理负年平均气温区已建隧道外的气温、地面温度、隧道内气温随纵向的变化、围岩界面温度、围岩冻融变化等资料,研究它们之间的关系,着眼于负年平均气温区这个关键温度点,分析局部多年冻土隧道内温度沿横向、纵向的发展规律,研究揭示渐冻隧道现象及其演化模式;2)研究总结负年平均气温区隧道衬砌结构防抗冻、隔热保温和防排水系统的设计思路和方法,分析研究隧道渐冻和渐融情况下衬砌结构防抗冻、隔热保温系统及防排水系统的潜在病害;3)基于渐冻隧道现象及其潜在病害,研究考虑隧道渐冻和渐融条件下的衬砌结构防抗冻、隔热保温系统及防排水系统的病害解决对策;4)以天山胜利隧道为依托工程进行案例分析,分析当前设计存在的问题与不足,并提出考虑渐冻影响的改进方案。
李博融,董长松,叶莉,韩常领,夏才初[10]（2019）在《冻土隧道超前支护适应性及施工控制技术》文中认为为明确冻土隧道超前支护适应性,主要进行了冻土段超前小导管和管棚的加固效果研究。结果表明:超前管棚和超前小导管应用于高温多年冻土段时,热扰动产生融化圈,在注浆加固范围以外形成热融弱化区,影响其加固效果。根据融化圈的影响深度,双层超前小导管对围岩温度场的扰动是管棚的3～4.5倍。管棚施工中,采用自进式跟管钻进工艺,可有效防止热融塌孔,显着提高孔效率。
二、高原多年冻土隧道施工温度场控制的主要因素（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高原多年冻土隧道施工温度场控制的主要因素（论文提纲范文）
（1）寒区隧道抗防冻设计标准研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 寒区概述 |
| 1.1 寒区地理分布概况 |
| 1.2 我国寒区的地理分布情况 |
| 2 寒区隧道的设计分区 |
| 2.1 东北高纬度寒区隧道设计分区 |
| 2.2 高海拔寒区设计分区 |
| 3 寒区隧道抗防冻设计理念与标准现状 |
| 3.1 寒区隧道抗防冻主要设计理念 |
| 3.2 寒区公路隧道相关技术标准现状 |
| 3.2.1 技术标准概况 |
| 3.2.2《多年冻土区公路隧道技术规范》 |
| 3.2.2. 1 主要内容 |
| 3.2.2. 2 需进一步完善的内容 |
| 3.2.3《川西高原公路隧道设计与施工技术指南》 |
| 3.2.3. 1 主要内容 |
| 3.2.3. 2 需进一步完善的内容 |
| 3.2.4《季节性冻土地区公路设计与施工技术规范》 |
| 3.2.4. 1 主要内容 |
| 3.2.4. 2 需进一步完善的内容 |
| 3.2.5 其他相关的公路规范 |
| 3.2.5. 1 主要内容 |
| 3.2.5. 2 需进一步完善的内容 |
| 3.3 寒区铁路隧道相关技术标准现状 |
| 3.3.1 设计规范 |
| 3.3.1. 1 主要内容 |
| 3.3.1. 2 需进一步完善的内容 |
| 3.3.2 施工规范 |
| 3.3.2. 1 主要内容 |
| 3.3.2. 2 需进一步完善的内容 |
| 3.4 寒区水工隧洞相关技术标准现状 |
| 3.5 其他与寒区相关的技术标准 |
| 4 抗防冻设计措施及研究优化方向 |
| 4.1 设计措施 |
| 4.1.1 主要设计原则 |
| 4.1.2 主要工程措施 |
| 4.2 研究优化方向 |
| 4.2.1 基础研究 |
| 4.2.1. 1 深化寒区隧道设计分区研究 |
| 4.2.1. 2 开展运营隧道洞内温度场相关基础研究 |
| 4.2.1. 3 加强隧道冻胀力研究 |
| 4.2.2 保温排水防冻设防 |
| 4.2.2. 1 深化保温排水设防长度研究 |
| 4.2.2. 2 细化注浆堵水设计 |
| 4.2.2. 3 细化保温排水系统设计 |
| 4.2.3 结构抗冻设防 |
| 4.2.4 配套设备及工艺 |
| 5 寒区隧道抗防冻设防长度主导因素研究 |
| 5.1 工程概况 |
| 5.1.1 鲜丰隧道 |
| 5.1.2 双丰隧道 |
| 5.2 洞内温度测试方案 |
| 5.3 测试结果分析 |
| 6 结论与建议 |
（2）多年冻土区隧道施工过程中围岩融化圈变化规律研究（论文提纲范文）
| 1 工程概况 |
| 2 隧道围岩计算模型 |
| 2.1 控制微分方程 |
| 2.2 计算模型与计算参数 |
| 2.3 边界条件 |
| 3 计算结果与分析 |
| 3.1 施工阶段隧道融化圈分析 |
| 3.2 贯通后隧道融化圈分析 |
| 3.2.1 不铺设保温层隧道融化圈变化规律 |
| 3.2.2 铺设保温层时隧道融化圈变化规律 |
| 3.2.3 气候变暖下隧道融化圈变化规律 |
| 4 结论 |
（3）冻土区公路隧道洞口段热融规律（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 依托工程概况 |
| 2 数值计算模型和参数 |
| 2.1 数值计算模型 |
| 2.2 外边界条件的确定 |
| 2.3 初始条件的确定 |
| 2.4 围岩和衬砌热学参数的确定 |
| 2.5 水泥水化放热模型 |
| 3 洞口段热融规律 |
| 3.1 坡面浅埋土体热融规律 |
| 3.1.1 坡面热融规律分析 |
| 3.1.2 太阳辐射对坡面热融的影响 |
| 3.2 洞内热融规律 |
| 3.2.1 施工环境气温对洞内热融的影响 |
| 3.2.2 坡面热融对洞内围岩热融的影响 |
| 5 结 语 |
（4）渐冻隧道的形成演化规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 渐冻隧道的概念 |
| 1.3 研究意义 |
| 1.4 寒区隧道国内外研究现状 |
| 1.4.1 渐冻灾害相关寒区隧道温度场的研究现状 |
| 1.4.2 寒区隧道模型试验的研究现状 |
| 1.4.3 隧道渐冻理论的研究现状 |
| 1.5 论文主要内容与研究方法 |
| 2 隧道渐冻相似原理和相似比的确定 |
| 2.1 隧道换热过程的数学描述 |
| 2.1.1 隧道温度场简化计算模型 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 单值条件 |
| 2.2 隧道模型试验相似原理 |
| 2.3 隧道传热问题的相似准则 |
| 2.3.1 渐冻隧道围岩、衬砌径向传热模型温度场相似准则 |
| 2.3.2 渐冻隧道衬砌壁与隧洞内空气强制对流换热相似准则 |
| 2.3.3 冻结锋面两侧的传热问题相似准则 |
| 2.4 相似比的确定 |
| 2.4.1 几何相似比和时间相似比 |
| 2.4.2 温度相似比 |
| 2.4.3 其余相似比 |
| 2.5 小结 |
| 3 渐冻隧道室内物理模拟试验系统 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 渐冻隧道传热过程温度场相似模拟试验系统 |
| 3.2.1 基本构成简述 |
| 3.2.2 系统的主要功能和主要技术参数 |
| 3.2.3 系统构成 |
| 3.3 渐冻隧道模型试验装置的制作 |
| 3.3.1 渐冻隧道模型试验相似围岩和衬砌材料的选择 |
| 3.3.2 试验部件加工 |
| 3.3.3 传感器的布设 |
| 3.3.4 相似模拟材料的填筑 |
| 3.4 模型试验监测频率 |
| 3.5 试验实施步骤 |
| 3.5.1 试验操作程序 |
| 3.5.2 模型试验实施方案 |
| 3.6 小结 |
| 4 渐冻隧道室内物理模拟试验结果分析 |
| 4.1 全球变暖升温条件下渐冻隧道径向渐冻模式及其演化规律 |
| 4.1.1 试验结果 |
| 4.1.2 恒定升温条件下渐冻隧道径向围岩冻结模式 |
| 4.1.3 恒定升温条件下渐冻隧道径向围岩热交换演化规律 |
| 4.1.4 脉动升温条件下渐冻隧道径向围岩热交换演化规律 |
| 4.1.5 渐冻隧道内结构位置、围岩埋深对围岩温度的影响 |
| 4.1.6 渐冻隧道径向冻结模式与吴紫汪2002解析解的对比分析 |
| 4.2 渐冻隧道轴向渐冻模式及其演化规律 |
| 4.2.1 全球变暖恒定升温条件下渐冻隧道纵断面渐冻模式和演化规律 |
| 4.2.2 全球变暖脉动升温条件下渐冻隧道纵断面渐冻模式和演化规律 |
| 4.3 渐冻隧道形成演化的影响因素 |
| 4.4 小结 |
| 5 结论 |
| 5.1 主要研究结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 在校研究成果 |
| 致谢 |
（5）不同埋深条件下地表活动层对寒区隧道冻融圈影响规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容与主要内容 |
| 第二章 寒区隧道温度场和水分场及其基本原理 |
| 2.1 寒区隧道温度场及其基本原理 |
| 2.1.1 温度场的研究意义 |
| 2.1.2 寒区隧道温度场基本方程 |
| 2.1.3 围岩比热容的计算 |
| 2.1.4 围岩导热系数的计算 |
| 2.2 冻土水分场分析 |
| 2.2.1 水分场的研究意义 |
| 2.2.2 寒区隧道水分场基本方程 |
| 2.2.3 寒区隧道中扩散系数和渗透系数 |
| 2.3 相变动态平衡关系 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 寒区隧道模型试验 |
| 3.1 隧道模型试验及数据采集系统介绍 |
| 3.1.1 高低温环境试验箱 |
| 3.1.2 温度水分采集系统 |
| 3.2 寒区隧道冻结模型试验方案确定 |
| 3.2.1 概述 |
| 3.2.2 寒区隧道模型试验相似准则 |
| 3.2.3 相似准则推导 |
| 3.2.4 试验系统的设计 |
| 3.2.5 试验材料 |
| 3.3 模型试验过程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 不同埋深地表活动层对隧道冻融圈的影响规律 |
| 4.1 埋深30cm试验结果分析 |
| 4.2 埋深20cm试验结果分析 |
| 4.3 埋深10cm试验结果分析 |
| 4.4 不同埋深条件下地表活动层对隧道冻融圈规律总结 |
| 第五章 风火山隧道施工中地表活动层与隧道冻融圈时空探究 |
| 5.1 风火山隧道的地质状况 |
| 5.2 模型的建立 |
| 5.2.1 计算区域的确定 |
| 5.2.2 边界条件的确定 |
| 5.2.3 初始条件的确定 |
| 5.3 施工期间隧道温度场分析 |
| 5.3.1 毛洞计算及结果分析 |
| 5.3.2 初衬后围岩的温度场计算及结果分析 |
| 5.3.3 初衬后围岩水分场计算及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文试验的主要工作和得到的结论 |
| 6.2 论文研究的不足和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（6）冻融作用下寒区隧道洞口基底变形及防治技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 寒区隧道温度场的研究现状 |
| 1.3.2 冻胀融沉机理的研究现状 |
| 1.3.3 隧道冻害防治措施研究现状 |
| 1.4 研究思路及技术路线 |
| 1.4.1 研究思路 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 寒区隧道洞口基底冻融变形机理研究 |
| 2.1 冻土 |
| 2.1.1 冻土的定义 |
| 2.1.2 冻土的分类 |
| 2.2 寒区隧道的分区与分类 |
| 2.2.1 我国寒区的定义 |
| 2.2.2 寒区隧道分区 |
| 2.2.3 寒区隧道分类 |
| 2.3 冻胀融沉产生的机理 |
| 2.3.1 土体的冻胀机理 |
| 2.3.2 影响冻胀的主要因素 |
| 2.3.3 融沉机理及影响因素 |
| 2.4 温度场的基本方程 |
| 2.4.1 热力学基本理论及边界条件 |
| 2.4.2 热分析三类边界条件 |
| 2.4.3 —般非稳态温度场的控制方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 寒区隧道洞口基底冻融变形数值模拟 |
| 3.1 模型的建立 |
| 3.1.1 计算区域的确定 |
| 3.1.2 边界条件的确定 |
| 3.1.3 计算参数的选取 |
| 3.1.4 总传热系数的确定 |
| 3.1.5 初始条件的确定 |
| 3.2 温度场预测结果和分析(无保温层) |
| 3.3 应变场预测结果和分析 |
| 3.3.1 应变场的基本方程 |
| 3.3.2 基本假设 |
| 3.3.3 力学边界条件 |
| 3.3.4 材料参数 |
| 3.4 应变场分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 寒区隧道洞口基底变形防治技术研究 |
| 4.1 寒区隧道洞口基底变形防治措施 |
| 4.1.1 防排水措施 |
| 4.1.2 围岩注浆措施 |
| 4.1.3 设置防寒保温门法 |
| 4.1.4 通风散热措施 |
| 4.1.5 保温隔热层技术 |
| 4.2 数值模拟不同隔热层厚度的隔热效果 |
| 4.2.1 保温层材料的选取 |
| 4.2.2 不同厚度的保温层数值模拟比较 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（7）冻土地区铁路隧道洞口边仰坡变形研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 寒区隧道国内外研究概况 |
| 1.2.2 寒区隧道数值模拟研究现状 |
| 1.2.3 寒区隧道模型试验研究现状 |
| 1.2.4 研究存在的问题 |
| 1.3 研究目的及意义 |
| 1.4 本文研究概述 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法和技术路线 |
| 2 寒区隧道洞口边仰坡相关理论 |
| 2.1 寒区隧道的分类和冻害 |
| 2.1.1 寒区隧道的分类 |
| 2.1.2 寒区隧道的冻害 |
| 2.2 寒区隧道洞口边仰坡失稳影响因素 |
| 2.3 寒区隧道洞口边仰坡破坏机理 |
| 2.3.1 破坏模式 |
| 2.3.2 破坏机理 |
| 2.4 温度场理论 |
| 2.4.1 热传递的方式 |
| 2.4.2 热量传递的基本规律 |
| 2.4.3 土体微元体的导热 |
| 2.4.4 水冰相变 |
| 2.4.5 热力学三类边界条件 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 冻土地区隧道室内模型实验 |
| 3.1 试验目的和试验任务 |
| 3.2 试验土样的土力学基本试验 |
| 3.2.1 土样密度及含水率试验 |
| 3.2.2 土样的击实试验 |
| 3.2.3 土样液塑限试验和直剪试验 |
| 3.3 室内相似模型试验设计 |
| 3.3.1 相似理论 |
| 3.3.2 相似比及相似材料的确定 |
| 3.3.3 模型试验测试内容及测点布置 |
| 3.3.4 试验过程 |
| 3.4 试验结果分析 |
| 3.4.1 温度场结果分析 |
| 3.4.2 洞门处冻胀力分析 |
| 3.4.3 边仰坡变形分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 冻土地区铁路隧道ANSYS数值模拟分析 |
| 4.1 ANSYS有限元分析方法 |
| 4.1.1 方法介绍 |
| 4.1.2 耦合分析 |
| 4.1.3 设置模型的边界条件 |
| 4.1.4 建立实体模型 |
| 4.2 不同含水率下的计算结果 |
| 4.3 不同坡角下的计算结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参与的科研项目 |
（8）寒区隧道洞口段合理防排水及保温措施研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 防排水措施研究现状 |
| 1.2.2 保温措施研究现状 |
| 1.2.3 温度场研究现状 |
| 1.3 寒区隧道的冻害机理、类型及防治原则 |
| 1.3.1 寒区隧道冻害机理 |
| 1.3.2 寒区隧道冻害类型 |
| 1.3.3 寒区隧道冻害防治原则 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 阿拉套山隧道工程背景及地质条件 |
| 2.1 工程概况 |
| 2.2 隧道围岩支护参数 |
| 2.3 工程地质和水文概况 |
| 2.4 隧址气象特征 |
| 2.5 温度监测与分析 |
| 2.5.1 隧道外温度监测 |
| 2.5.2 隧道外温度分析 |
| 2.5.3 隧道内温度监测与分析 |
| 2.6 小结 |
| 3 寒区隧道洞口段施工期防冻措施及保温层研究 |
| 3.1 温度场计算理论 |
| 3.1.1 热传递基本方式 |
| 3.1.2 两类热传导方程 |
| 3.1.3 热力学边界条件和初始条件 |
| 3.2 寒区隧道洞口段防冻保温措施 |
| 3.2.1 保温隔热措施 |
| 3.2.2 加热措施 |
| 3.2.3 工程应用—阿拉套山隧道 |
| 3.3 防寒门与暖风机保温数值模拟 |
| 3.3.1 计算模型 |
| 3.3.2 材料参数与边界条件 |
| 3.3.3 计算结果分析 |
| 3.4 寒区隧道洞口段保温层数值模拟 |
| 3.4.1 计算模型与边界条件 |
| 3.4.2 保温材料性能及选择 |
| 3.4.3 铺设不同保温材料 |
| 3.4.4 保温层铺设位置 |
| 3.4.5 不同保温层厚度 |
| 3.5 洞口段保温设防长度 |
| 3.6 小结 |
| 4 寒区隧道洞口段运营期围岩温度场与冻胀力研究 |
| 4.1 隧道内流体力学基本理论 |
| 4.1.1 基本假设 |
| 4.1.2 控制方程 |
| 4.1.3 湍流模型 |
| 4.2 阿拉套山隧道洞内空气温度场模拟 |
| 4.2.1 热物理计算参数 |
| 4.2.2 建立模型 |
| 4.2.3 边界条件 |
| 4.2.4 风速影响下温度场的分布规律 |
| 4.2.5 外界温度影响下温度场分布规律 |
| 4.3 热-力耦合下隧道洞口段冻胀应力研究 |
| 4.3.1 数值模拟 |
| 4.3.2 结果分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 寒区隧道洞口段防排水技术研究 |
| 5.1 寒区隧道洞口段防排水设计 |
| 5.1.1 寒区隧道防排水设计原则 |
| 5.1.2 洞外防排水设计 |
| 5.1.3 洞内防排水设计 |
| 5.2 阿拉套山隧道防排水施工关键技术 |
| 5.2.1 衬砌混凝土 |
| 5.2.2 中心深埋水沟 |
| 5.2.3 路侧排水沟、集水井、保温出水口 |
| 5.2.4 防水层 |
| 5.2.5 排水盲沟、盲管 |
| 5.2.6 止水条、止水带 |
| 5.3 中心水沟设置研究 |
| 5.3.1 中心水沟埋置深度 |
| 5.3.2 中心水沟铺设保温层 |
| 5.3.3 中心深埋水沟设防长度 |
| 5.4 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（9）渐冻隧道现象及其引起的隧道病害解决对策研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 寒区隧道温度场特性研究现状 |
| 1.2.2 寒区隧道隔热保温技术研究现状 |
| 1.2.3 寒区隧道防排水技术研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线图 |
| 1.4 主要创新点 |
| 2 有渐冻趋势隧道不同类型冻土段的设计 |
| 2.1 衬砌结构防抗冻设计 |
| 2.1.1 现行规范及细则中的设计规定 |
| 2.1.2 衬砌结构防冻的分段设计 |
| 2.1.3 衬砌结构抗冻的分段设计 |
| 2.2 隔热保温层设计 |
| 2.2.1 现行规范及细则中的设计规定 |
| 2.2.2 不同冻土层中隔热保温层的作用和控制标准 |
| 2.2.3 隔热保温层的分段设计 |
| 2.3 防排水系统设计 |
| 2.3.1 防水系统的分段设计 |
| 2.3.2 排水系统的分段设计 |
| 2.4 小结 |
| 3 渐冻隧道现象及其渐冻和渐融时潜在病害分析 |
| 3.1 渐冻隧道现象及其演化模式 |
| 3.1.1 渐冻隧道现象 |
| 3.1.2 渐冻隧道的演化模式 |
| 3.2 隧道渐冻过程中的潜在病害分析 |
| 3.2.1 衬砌结构的渐冻病害 |
| 3.2.2 隔热保温系统的渐冻病害 |
| 3.2.3 防排水系统的渐冻病害 |
| 3.3 隧道渐融过程中的潜在病害分析 |
| 3.3.1 多年冻土的渐融病害 |
| 3.3.2 非冻土渐冻后的渐融病害 |
| 3.4 负年平均气温区隧道的渐冻现象 |
| 3.5 小结 |
| 4 既有隧道渐冻和渐融时病害的治理措施 |
| 4.1 既有隧道渐冻病害的治理措施 |
| 4.1.1 渐冻引起的非冻土段渗漏水治理 |
| 4.1.2 排水系统冻结失效的治理 |
| 4.1.3 衬砌结构渐冻病害的治理 |
| 4.1.4 控制并利用渐冻现象 |
| 4.2 既有隧道渐融病害的治理措施 |
| 4.2.1 对既有隧道进行有效的监测 |
| 4.2.2 渐融引起的排水系统失效的治理 |
| 4.2.3 渐融引起的衬砌结构破坏的治理 |
| 4.3 小结 |
| 5 新建隧道渐冻和渐融时病害的预防设计对策 |
| 5.1 衬砌结构预防设计对策 |
| 5.1.1 提高混凝土的抗冻抗渗等级 |
| 5.1.2 减弱衬砌受到的冻融循环作用速率和作用次数 |
| 5.1.3 衬砌结构荷载计算考虑渐冻的影响 |
| 5.2 隔热保温层预防设计对策 |
| 5.3 防排水系统预防设计对策 |
| 5.3.1 采用新型的堵水疏水措施 |
| 5.3.2 排水设计中供热、伴热系统的使用 |
| 5.3.3 使用新型防寒泄水洞 |
| 5.4 小结 |
| 6 依托工程设计方案 |
| 6.1 依托工程概况 |
| 6.1.1 工程区域气候条件 |
| 6.1.2 工程区域地质条件 |
| 6.1.3 工程区域水文条件 |
| 6.1.4 依托工程穿越冻土情况 |
| 6.2 不考虑渐冻和渐融的设计方案 |
| 6.2.1 衬砌结构设计 |
| 6.2.2 保温结构设计 |
| 6.2.3 防排水系统设计 |
| 6.2.4 设计中存在的问题与不足 |
| 6.3 考虑渐冻和渐融的设计方案 |
| 6.3.1 衬砌结构设计 |
| 6.3.2 保温结构设计 |
| 6.3.3 防排水系统设计 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在校研究成果 |
| 致谢 |
（10）冻土隧道超前支护适应性及施工控制技术（论文提纲范文）
| 1 冻融条件下冻土及冻岩力学参数取值 |
| 2 温度场分析模型概述 |
| 3 应力场分析模型概述 |
| 4 冻土段超前管棚和小导管加固效果 |
| 4.1 超前管棚 |
| 4.1.1 多年冻土隧道围岩温度场扰动 |
| 4.1.2 多年冻土隧道围岩加固效果 |
| 4.2 超前小导管 |
| 4.2.1 多年冻土隧道围岩温度场扰动 |
| 4.2.2 多年冻土隧道围岩加固效果 |
| 5 多年冻土隧道洞口管棚跟管钻进工艺 |
| (1)施工顺序 |
| (2)钻进方法 |
| 6 结语 |
四、高原多年冻土隧道施工温度场控制的主要因素（论文参考文献）
- [1]寒区隧道抗防冻设计标准研究[J]. 马志富,杨昌贤. 隧道建设(中英文), 2021(11)
- [2]多年冻土区隧道施工过程中围岩融化圈变化规律研究[J]. 王成,马莲霞,骆丽珍,韩风雷,秦臻. 湖南交通科技, 2021(03)
- [3]冻土区公路隧道洞口段热融规律[J]. 富志鹏,李博融,韩常领,董长松. 长安大学学报(自然科学版), 2020(06)
- [4]渐冻隧道的形成演化规律研究[D]. 施佳誉. 绍兴文理学院, 2020(03)
- [5]不同埋深条件下地表活动层对寒区隧道冻融圈影响规律研究[D]. 廉常青. 重庆交通大学, 2020(01)
- [6]冻融作用下寒区隧道洞口基底变形及防治技术研究[D]. 韩磊磊. 兰州交通大学, 2020(01)
- [7]冻土地区铁路隧道洞口边仰坡变形研究[D]. 李继昀. 兰州交通大学, 2020(01)
- [8]寒区隧道洞口段合理防排水及保温措施研究[D]. 徐建涛. 兰州交通大学, 2020(01)
- [9]渐冻隧道现象及其引起的隧道病害解决对策研究[D]. 张秋辉. 绍兴文理学院, 2020(03)
- [10]冻土隧道超前支护适应性及施工控制技术[J]. 李博融,董长松,叶莉,韩常领,夏才初. 灾害学, 2019(S1)