1 绪论 1
1.1 引言 1
1.1.1 冻土研究发展史 1
1.1.2 冻土工程研究进展 6
1.1.3 冻土工程病害研究 6
1.2 国内外高原多年冻土隧道研究现状 7
1.2.1 理论研究 7
1.2.2 隧道工程实践 9
1.2.3 冻土工程应用研究 10
2 昆仑山隧道工程概况 12
2.1 昆仑山隧道工程概况 13
2.1.1 工程概况 13
2.1.2 工程地质特征 14
2.1.3 水文地质特征 16
2.1.4 地应力状态分析 16
2.1.5 衬砌支护结构 17
2.1.6 防排水及保温措施 18
2.2 研究背景 19
2.2.1 多年冻土隧道开挖与衬砌的矛盾 19
2.2.2 昆仑山隧道渗漏水病害简介 20
2.3 昆仑山隧道工程相关测试 22
2.3.1 自然气温监测 22
2.3.2 施工环境温度监测 22
2.3.3 围岩收敛监测 22
2.3.4 衬砌内外温度监测 23
2.3.5 隧道内排水沟流量观测和连通试验 23
2.3.6 地温及水位测试 23
3 移动边界特征计算的理论与实际 25
3.1 移动边界概念 25
3.2 移动边界计算的理论基础 25
3.3 利用有限元求解移动边界的基本过程 28
3.4 移动边界特征计算模型 31
3.4.1 有限元模型 31
3.4.2 移动边界特征计算模型 32
3.5 计算结果分析 33
3.5.1 融化深度与网格精度的关系 34
3.5.2 融化深度与计算时间步长的关系 34
3.5.3 融化深度与临界阻力距离的关系 36
3.5.4 考虑与不考虑移动边界特征的计算结果比较分析 40
3.5.5 昆仑山隧道冲沟的融化特征 42
4 隧道围岩温度场研究 44
4.1 运用微分方程研究隧道围岩温度场 44
4.1.1 一般导热微分方程 44
4.1.2 围岩导热控制微分方程 45
4.1.3 边界条件 46
4.1.4 围岩导热控制微分方程的差分解法 46
4.1.5 围岩温度场计算程序及参数 47
4.1.6 毛洞计算及结果分析 48
4.1.7 初衬后围岩的温度场计算及结果分析 51
4.1.8 二衬后围岩的温度场计算及结果分析 56
4.1.9 洞内气温对围岩温度场的影响 61
4.1.10 原始地温对围岩温度场的影响 62
4.1.11 结果分析 62
4.2 隧道实测温度资料分析 63
4.2.1 温度数据处理 63
4.2.2 数据分析 65
4.3 运用隧道围岩温度场规律指导施工 65
4.3.1 控制围岩暴露时间 66
4.3.2 控制洞内空气温度 69
5 多年冻土隧道工程的开挖与衬砌 70
5.1 自然环境特征 70
5.2 施工环境特征 72
5.3 昆仑山隧道工程地质和水文地质特征 74
5.3.1 工程地质 74
5.3.2 水文地质特征 74
5.3.3 地应力状态分析 75
5.4 昆仑山隧道开挖仿真分析 75
5.5 瞬态传热分析 77
5.5.1 有限元模型 77
5.5.2 边界条件 78
5.5.3 参考点的选择 79
5.5.4 计算结果分析 79
5.6 施工控制与预测方法 83
5.6.1 围岩稳定评估子系统 83
5.6.2 局部崩塌评估子系统 84
5.6.3 实时监测子系统 84
6 施工温度场研究及通风、供氧技术 85
6.1 施工温度场研究 85
6.1.1 建立隧道洞内环境空气温度场物理模型 85
6.1.2 建立风筒内气体温度场物理模型 87
6.1.3 空气温度场模型计算参数 88
6.1.4 隧道内气体对流换热系数 89
6.1.5 风筒内气体对流换热系数计算 89
6.1.6 隧道内热源强度的计算 90
6.1.7 风筒内热源强度的计算 90
6.1.8 偏微分方程的差分解法 90
6.1.9 洞内空气温度场的计算结果分析 92
6.1.10 风筒内沿程空气温度场 95
6.2 施工通风与供氧 96
6.2.1 施工通风 96
6.2.2 施工供氧 97
7 湿喷混凝土支护技术及工艺试验研究 99
7.1 研究内容及程序 99
7.1.1 研究内容 99
7.1.2 研究程序 99
7.2 工艺试验 100
7.2.1 原材料及外加剂试验 100
7.2.2 砂率选择试验 104
7.2.3 室内配合比试验 105
7.2.4 混凝土拌和物温度、坍落度及随时间变化关系试验 106
7.2.5 强度发展试验 108
7.2.6 提高湿喷混凝土早期强度试验 109
7.3 湿喷混凝土可行性试验及强度测试 109
7.3.1 施工配合比 110
7.3.2 强度试验 110
7.4 喷混凝土试验研究 111
7.4.1 试验研究 111
7.4.2 强度测试 111
7.5 湿喷混凝土施工及质量控制 112
7.5.1 湿喷混凝土施工 112
7.5.2 施工质量检查与控制 115
7.6 结果分析 115
8 模筑衬砌混凝土及防水隔热层施工工艺 117
8.1 模筑衬砌混凝土施工工艺 117
8.1.1 具体要求及工艺流程 117
8.1.2 模筑衬砌混凝土施工 118
8.1.3 设备配套及劳动力组织 122
8.1.4 模筑衬砌混凝土质量控制与评定 123
8.2 防水隔热层施工工艺 124
8.2.1 设计概况 124
8.2.2 材料性能及工艺试验 129
8.2.3 施工方法 130
9 昆仑山隧道排水技术试验研究 133
9.1 昆仑山隧道渗漏水简介 133
9.1.1 施工阶段渗漏水情况 133
9.2 昆仑山隧道地下水存在形式的研究 134
9.2.1 多年冻土隧道地下水存在的形式 134
9.2.2 昆仑山隧道地下水的调查 134
9.2.3 隧道水沟流量观测分析 138
9.2.4 连通试验结果分析 141
9.2.5 注浆孔的注浆量分析 143
9.2.6 地温观测孔数据分析 147
9.3 多年冻土地区隧道的冻害及原因分析 152
9.3.1 衬砌漏水、挂冰 152
9.3.2 隧底冒水、积冰、冻胀 152
9.3.3 衬砌开裂、酥碎、剥落 152
9.3.4 洞门墙开裂 153
9.4 寒区隧道冻害的防治措施 153
9.4.1 泄水洞 153
9.4.2 中心深埋渗水沟 154
9.4.3 防寒水沟 155
9.4.4 采暖式水沟 155
9.5 小结 157
9.6 隧道最大涌水量的估算 157
9.7 最大多年冻土隧道涌水量Qmax的估算自编软件运行过程 159
9.8 昆仑山隧道渗漏水特征 175
9.9 渗漏水病害治理方案与实施 176
9.10 渗漏水治理效果初步评估 178
附件A 昆仑山隧道渗漏水治理方案 179
A1 2号冲沟地表处理 179
A1.1 拆除2号冲沟上游70m处端头墙露出地面的部分，以便上下游沟床顺接及地表水排泄通畅 179
A1.2 实现上游沟床与已施做的地表铺砌顺接，对端头墙上游沟床进行换填黏土处理 179
A2 2号冲沟沟床降水 179
A2.1 降水竖井设计 179
A3 洞内水沟采暖 179
A3.1 水沟保温设计 179
A3.2 水沟采暖设计 179
A3.3 加热设施的节能措施 180
A3.4 出水口保温及排水设计 180
A4 洞内回填压浆 180
A4.1 压浆范围 180
A4.2 压浆部位 180
A4.3 压浆目的 180
A4.4 压浆参数 180
A4.5 压浆工艺 181
A5 洞内薄弱环节堵漏、修补措施 181
A5.1 环向施工缝处理 181
A5.2 纵向施工缝处理 182
A5.3 渗漏水避车洞及集中出水点处理 183
A6 供电方案 183
A6.1 负荷容量及分布 183
A6.2 供电方案 183
A6.3 相关工程 184
A7 预备方案 184
A7.1 泄水洞措施 184
A7.2 洞内其他段落一、二次衬砌间围岩压浆 185
A7.3 洞内其他段落的环向施工缝处理 185
A7.4 洞内围岩注浆 185
A7.5 1号冲沟地表处理 186
参考文献 187