一、昆仑山隧道围岩冻融状况数值分析（论文文献综述）
韩磊磊[1]（2020）在《冻融作用下寒区隧道洞口基底变形及防治技术研究》文中研究说明近年来,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。
张秋辉[2]（2020）在《渐冻隧道现象及其引起的隧道病害解决对策研究》文中研究指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。
严健[3]（2019）在《高海拔寒区特长公路隧道冻胀特性及防冻研究》文中进行了进一步梳理四川和西藏两省区作为三大国家战略中“一带一路”和“长江经济带”的重要战略交汇点,交通基础设施的建设具有十分重大的意义。加快川藏铁路、藏区高速公路等快速进出藏区通道的建设以及对现有进藏大通道的改扩建工作已成为迫切的战略需求。在上述工程中,高海拔寒区特长隧道屡见不鲜,其中穿越冻土和冻岩地层的隧道修建已成为工程中面临的重要难题。本论文依托多座典型高海拔寒区特长公路隧道,并主要以国道317线（川藏公路北线）新建雀儿山隧道为研究对象,采用现场调研、文献调查、理论分析、数值模拟、现场试验和原位测试等综合手段,对寒区特长公路隧道冻土和冻岩地层下隧道施工期、运营期围岩-结构冻胀特性和防冻问题进行研究,并取得了以下研究成果:（1）调研并比较分析了典型高海拔寒区特长隧道的围岩和构成分布、地质和水文特点、寒区气候指标特征;探明了高海拔特长公路隧道冻害与进洞里程、围岩类型、通风及地下水等因素的相关性;就特长隧道不同地层时的冻害成因、冻害特征,冻胀机理、冻胀破坏模型进行了概括;讨论了冰碛冻土和裂隙花岗岩隧道冻胀性分级标准,并应用上述标准对典型高海拔寒区隧道进行了冻胀性分级。（2）对隧道贯通前后隧道洞内外温度场、围岩-结构温度场和风场进行了长期系统的现场测试,揭示了高海拔寒区特长公路隧道低温大风成因;利用SST湍流模型分析,探明了不同通风方式,特别是运营期平导压入通风方式下寒区特长公路隧道主洞、平导和横通道中温度场和风场的时空分布变化规律。（3）对雀儿山隧道进出口段冰碛地层冻土热力学参数取值方法进行了研究,得到了冰碛地层季冻土物理特性和温度特性,同时,以冻融圈冻胀理论为依据,利用数值计算得到了冰碛地层围岩温度场随埋深和时间的冻融规律,并就隧道冻胀力、冻胀变形量进行了计算;设计了针对冰碛地层隧道的“温度+冻胀压力+冻胀应力”原位测试方案,通过现场试验验证进一步明确了冻胀作用时冰碛地层-衬砌结构的冻胀特性。（4）通过施工检测就衬砌背后空洞、不密实等缺陷进行了统计,利用热液固耦合计算得出空洞存水冻胀时,随着未冻水体积含量、存水空间大小、存水空间位置变化所导致的冻胀力及相应的结构冻胀应力、损伤和变形发展规律;同时计算得出了裂隙花岗岩不同裂隙倾角、间距等工况下裂隙水冻胀对结构内力、变形的影响,最后,通过原位测试及与前人研究成果的比较验证,进一步明确了寒区隧道空洞及裂隙共存花岗岩在冻胀作用时围岩-衬砌结构的冻胀特性。（5）分别就高海拔寒区特长隧道通风升温系统以及不同地层施工防冻措施进行了研究,并就运营期隧道洞口端保温隔热材料选型、厚度和设防范围等关键参数进行计算,通过现场测试和数值计算对其升温效果和保温层效果进行了分析。
杨立[4]（2019）在《寒区隧道保温材料吸水特性及冻融循环条件下的保温性能研究》文中研究表明铺设保温层是防止寒区隧道发生冻害常见的保温措施之一,保温材料性能的优劣直接决定着保温层的防冻保温效果。目前,隧道渗漏水现象较常见,雨季洞内空气湿度过大也有可能,但有关寒区隧道保温层的研究未考虑外界水分对保温材料的影响。因此,开展寒区隧道保温材料吸水特性及冻融循环条件下的保温性能研究具有现实意义。本文以聚酚醛和聚氨酯两种隧道常用的保温材料为研究对象,通过室内试验研究保温材料不同吸水方式下的吸湿、浸水特性。在此基础上,采用实验与理论相结合的方法,对不同含水状态下保温材料的导热系数进行预测分析。通过CT技术得到了保温材料内部孔隙水分布特征,建立了单面吸水保温材料等效导热系数的计算模型,分析了渐冻过程中等效导热系数的变化规律。通过冻融循环试验和微观扫描实验,得到了保温材料保温性能相关指标的演变规律和微孔结构的劣化过程。主要工作如下:（1）通过开展吸水试验研究保温材料的吸湿、浸水特性,得到了保温材料处于潮湿环境、无压滴渗以及有压浸泡等条件下的吸湿时间曲线,比选出了保温材料的最优等温吸湿模型,获得了保温材料在不利情况下实际使用中的含水状况。（2）为预测分析不同含水状况下保温材料的导热系数,从实验上,利用准稳态法和瞬态平面热源技术,得到了保温材料导热系数与含水率、含冰率之间的实际关系,并建立了相应的拟合模型;从理论上,将三相状态下的串联模型和并联模型结合在一起,并进行理论推算,提出了一种更符合工程实际的理论预测模型,达到了预测分析的目的。（3）利用CT扫描技术对单面吸水保温材料进行了三维重建,发现其吸水过程为水分由外逐层向里浸入,进而将保温材料等效为由干燥层、吸水未冻层和吸水冻结层组成的三层复合材料,结合多层复合材料等效导热系数的计算方法,建立了其等效导热系数的计算模型,得到了聚酚醛保温材料在渐冻过程中等效导热系数的变化规律。（4）通过冻融循环试验,分析了保温材料吸水率、导热系数和压缩强度随冻融循环次数的演变规律,发现其保温性能下降主要是由于吸水率的增大。通过SEM电镜扫描技术,对比分析了保温材料冻融循环前后微观孔隙结构的变化过程,证明了保温材料微观闭孔结构受到破坏是其吸水率增大从而造成保温材料保温效果下降的根本原因。并建立了保温板厚度与耐冻次数的关系,给出了保温层厚度修正值。
牛国栋[5]（2019）在《考虑升温和洞口水分影响的寒区隧道端墙式洞门结构冻胀特性分析》文中指出为了分析寒区隧道端墙式洞门结构在考虑升温和洞口水分迁移、补给条件下的冻胀力学特征,本文在国家自然科学基金（项目批准号:41761015）的支持下,以青海某寒区隧道洞口段及端墙式洞门结构为工程依托进行针对性研究。结合寒区冻土的热力学相关特性,运用有限元计算软件,建立寒区隧道洞口段及端墙式洞门结构的有限元分析模型,考虑因洞口水分条件导致的围岩内部水冰相变及升温条件等因素,对寒区隧道进行分析。首先进行隧道洞口段及端墙式洞门结构附近温度场分布规律的研究,然后根据影响端墙式洞门结构冻胀力的温度场确定冻结深度大致变化范围,通过理论推导解析公式及数值模拟对端墙式洞门结构在考虑升温和洞口水分迁移、补给条件下的冻胀力进行计算,确定端墙式洞门结构所受冻胀力大致分布特征,并着手进行室内相似模型试验与解析计算、数值计算形成对比,验证所提方法的适用性。本文针对主要研究课题进行了下述工作:第一,在查阅大量隧址区的水文、地质资料获得土体随温度变化的物理力学及热力学参数资料的基础上,根据现场勘查结果确定热分析所需边界温度函数,继而对寒区隧道冻胀数值计算及解析计算在国内外的研究与发展作了详尽而系统的归纳阐述,提出满足本文所要研究的实际工程条件的初边条件,伴有相变温度场、水分场、应力场控制微分方程及其相应的三场耦合实现过程等。第二,建立伴相变的瞬态三维温度场数学模型,进行隧道洞口段围岩及衬砌、端墙式洞门附近围岩及主体衬砌结构的温度场分布规律研究,探知寒区隧道洞口段轴向和径向、洞门边墙结构和端墙结构附近的温度分布规律,得到近20年的洞门边墙结构冻融圈及端墙结构冻结深度的大致变化范围。第三,考虑隧址区升温及洞口水分迁移、补给条件下,采用相变温度场、水分场、应力场的耦合数学模型,进行端墙式洞门结构的水热力耦合数值计算,探明寒区隧道端墙式洞门边墙结构和端墙结构的冻胀力演化规律。第四,通过在总结已有冻胀模型的基础上,运用冻融圈整体冻胀模型和根据弹塑性力学方法推导出的冻胀力简明计算公式分别对端墙式洞门边墙和端墙结构进行解析计算分析。第五,根据相似理论开展寒区隧道洞口段的室内相似模型试验,研究寒区隧道洞口段冻胀力和温度的变化规律。第六,对室内相似模型试验、数值计算及解析计算结果进行对比分析,最终得出寒区隧道端墙式洞门结构的冻胀特征,为类似寒区工程冻胀特性分析提供一种参考及思路。
孟宗衡[6]（2018）在《融化作用下多年冻土隧道围岩变形作用机制》文中研究说明多年冻土隧道开挖后冻土围岩暴露于空气中,冻土围岩与空气间的温差迫使他们之间产生热交换,由此导致多年冻土隧道周边围岩融化形成融化圈。除以上环境作用之外,工程爆破、喷射混凝土等系列作业产生的热扰动也将进一步抬升洞室内空气温度,加剧冻土围岩融化。由于多年冻土围岩的组成部分有冰的存在,加上冰极易受温度影响,冻土围岩温度达到固相和液相的临界温度—零度时开始融化,而且,多年冻土围岩在融化后物理、力学性质发生急剧变化,威胁隧道结构的稳定性。论文围绕多年冻土隧道在融化作用下围岩变形破坏问题,从大量查阅文献和相关资料入手,通过文献调研,总结国内外多年冻土隧道工程围岩变形破坏案例,研究融化作用下多年冻土隧道围岩变形破坏类型及影响因素。以围岩变形破坏类型及影响因素为依据,分析建立融化作用下多年冻土隧道围岩弹塑性分析模型,采用收敛-约束法理论,分析融化作用下多年冻土隧道围岩变形破坏的影响因素。结合数值模拟和实际工程对理论分析进行了补充和验证,以期充分掌握融化作用下多年冻土隧道围岩变形破坏机制,为多年冻土隧道设计及施工提供理论指导。主要研究成果如下:（1）根据工程案例由统计分析得出了融化作用下多年冻土隧道围岩变形破坏方式主要有局部掉块、坍塌和初支变形,在此基础上确立了影响围岩变形破坏的主要因素:围岩条件、融化圈深度、支护结构。（2）根据冻土围岩变形破坏方式及影响因素,结合青藏铁路风火山隧道实际工程,建立了融化作用下多年冻土隧道弹塑性分析模型,并对其求解,结合收敛-约束理论,分析了围岩条件、融化圈深度、支护结构对隧道周边围岩变形的影响。同样融化圈深度和支护条件下,隧道周边围岩位移随围岩条件变差而增大;同样围岩位移和融化深度下,支护结构的强度越高、施作时间越早,隧道周边围岩位移越小;同样围岩条件和支护条件下,隧道周边围岩位移随融化圈深度增加而增大。（3）以风火山隧道为模拟对象,采用FLAC3D模拟了围岩条件、融化圈深度、支护结构对多年冻土隧道周边围岩变形的影响,得到了其与围岩位移的相应关系,验证了理论分析推导结果。（4）结合风火山隧道工程围岩参数及设计情况,通过理论分析进行解析解求解,通过FLAC3D,结合其工程实际监测数据对理论分析结果和数值模拟结果进行对比,验证了所建立的分析模型及理论推导假设的合理性,此理论方法可以为实际工程多年冻土隧道施工和设计提供理论参考。
李磊[7]（2016）在《多年冻土隧道洞口段抗冻设防长度计算方法及温度响应研究》文中指出受到多年冻土区恶劣气候条件影响,多年冻土隧道常因遭受冻害而无法正常使用。论文以防止温度作用诱发多年冻土隧道洞口段结构冻害为目的,以“高海拔冻土隧道纵向温度场动态演化机理及分段防冻技术研究”项目为依托,采用文献分析调研冻土隧道的冻害特征、冻害原因以及产生冻害的位置,在此基础上分析推导多年冻土隧道洞口段的抗冻设防长度计算公式,并结合数值模拟对冻土隧道的冻害特征的影响因素进行研究分析,结合风火山隧道的纵向温度场相应特征进行对比分析,解决冻土区域隧道的抗冻设防中的不足和困难。主要研究成果如下：（1）调查的25个冻土隧道的冻害特征统计结果分析说明：隧道洞口至洞身段的一定长度内（洞口段）隧道冻害发育严重,而且这段长度内的围岩地温、洞内温度及衬砌结构温度受外部气候影响而紊乱不稳定,是多年冻土隧道抗冻设防的重要部分。（2）以多年冻土隧道的纵向和横向温度场特征为研究对象,以隧道横断面为圆形形状为模型,利用传热学相关理论,结合数学物理方程方法,推导出冻土隧道的横向以及纵向的温度场分布特征表达式,并分析隧道埋深、洞内空气速度、有无保温层等对隧道横向和纵向温度场的分布特征的影响,得出多年冻土隧道洞口段理论抗冻设防长度计算长度。（3）基于风火山隧道,利用有限元软件ADINA建立隧道三维分析模型,研究隧道埋深、洞内空气速度、有无保温层等等因素对多年冻土隧道温度场分布特征规律的影响,分析多年冻土隧道抗冻设防长度的分布特征。（4）根据风火山隧道现场监测数据,分析风火山隧道横向和纵向温度分布特征,并同理论分析结果和数值模拟分析结果进行对比分析,从而验证多年冻土隧道抗冻设防长度计算公式的合理性,为冻土隧道的抗冻设防提供理论指导。
徐鑫[8]（2015）在《考虑通风条件下寒区隧道围岩及衬砌温度场变化规律研究》文中进行了进一步梳理近年来,我国铁路建设区域已经延伸至西北部高寒地区,而与常规隧道相比,寒区隧道因隧址区位置以及气候原因导致冻害频发,严重影响了隧道主体结构的安全性,以致影响了隧道正常运营。温度是寒区隧道冻害发生的主要因素之一,故为防治寒区隧道发生冻害,必须了解高寒地区隧道围岩及衬砌温度场分布及变化规律。本文主要对寒区隧道围岩及衬砌的温度场基础理论进行分析,论述了温度场基本概念、边界条件及其分类和影响因素等相关理论;基于流体力学、传热学和空气动力学的基本原理与方法,推导出考虑通风条件下的寒区隧道围岩温度场模型,并对湍流数值模拟方法与热交换理论进行分析。在此基础上,运用大型有限元软件ANSYS及ANSYS-FLUENT模块,通过简单算例验证风流场模型及其采用的湍流数值模拟方法的可行性,探讨风速、风温对围岩温度场的影响规律;在考虑昆仑山隧道工程地质条件情况下,采用数值分析方法探讨其在通风条件下围岩及衬砌在施工、运营期间温度场的变化规律及其防寒保温措施,并进一步考虑热力学基础上模拟分析寒区隧道围岩及衬砌位移、应力分布规律,从热力学的角度出发,分析各项防寒保温措施的优缺点。研究结果表明:风温、风速分别通过热传导、热交换两种方式对围岩及衬砌温度场产生直接、间接影响,对温度场的影响程度随风速、风温的逐渐增大分别呈现先增大后趋于平缓、逐渐增大的趋势;通风对隧道洞口处影响程度略大于隧道中部,并随围岩埋深增加其影响程度逐渐减小;保温隔热层的设置对寒区隧道能起到明显的保温隔热效果,表面隔热法优于双层衬砌隔热法。
赵玉报[9]（2015）在《高原高寒隧道围岩冻胀行为及施工对策研究》文中研究表明目前我国已在冻土地区修建了较多隧道工程,但冻土地区隧道冻害理论尚不完善。主要表现在,对冻土隧道施工中普遍关心的气候特征、围岩温度场的监测以及隧道冻胀变形关注的较少,且大多研究均以多年冻土为背景,对季节性冻土的研究较少。同时我国现有的隧道设计规范中并未考虑震后松动岩体对隧道围岩压力和冻害的影响,对震后岩体工程特性也未提及,论文将这一问题作为新的研究方向单独提了出来。本文以新建兰新铁路金瑶岭隧道、元山隧道和川西高原汶-马高速鹧鸪山隧道以及5.12地震灾区唐家山隧道为工程依托,结合实验室试验和现场测试,采用理论分析和数值模拟等方法,就上述问题展开了研究,主要研究内容和成果体现在以下几个方面：（1）通过对高原环境气候监测,得到了寒区气温年变化规律以及冻土冻结深度变化规律；通过微观结构扫描电镜分析,揭示了冻胀对岩石微观结构的劣化损伤；同时泥岩的单轴抗压强度试验表明,冻胀对岩体的力学性质有较大的影响。（2）基于长期的现场测试和有限差分软件探讨了不同季节的围岩温度变化规律,得到了不同条件下的围岩最大冻结深度；分析得出不同径向深度的围岩温度受环境变化影响程度有所不同,其温度变化趋势也并不协调一致。（3）通过归纳总结岩石及围岩-支护体系的冻胀变形机理,建立了寒区隧道冻胀变形的综合分析方法。利用有限差分软件FLAC3D得到了季节性冻土隧道围岩冻结锋面的扩展规律。在持续低温作用下,冻结锋面由洞壁向深处逐渐扩展,其发展规律与冻结时间和冻结温度密切相关,冻结时间越长、温度越低,锋面推进速率越快、最终推进深度也就越大,在-15℃环境气温下,冻结速率为5 cm/d。（4）利用有限差分软件FLAC3D,探讨了不同冻结条件下的围岩稳定性。冻结温度越低、寒季暴露时间越长,围岩冻胀变形就越大。此外冻胀变形还与该断面的初始开挖时间有关,开挖断面在寒季到来前存储的热能越大,围岩发生的冻胀变形也就越小。实际工程应用中,应尽量控制围岩暴露在低温环境中的时间,并尽量选择在暖季进行易受冻胀影响段的开挖工作。（5）基于波动理论和摩尔库伦破坏准则,推导了地震动力影响下,地表岩体破坏深度的解析公式,并根据该公式分析了5.12汶川地震中不同烈度区的岩体破坏深度。总结了震后松动岩体的工程特性,其主要表现为岩体结构松散、弹性波速低、渗透系数大,RQD普遍在30%以下,弹性纵波速波速普遍在3000m/s以下,岩体渗透系数最大达1.41E-02cm/s,最小为9.26E-05cm/s,其最小值尚比受地震影响较小的岩体最大渗透系数高出一个数量级。（6）考虑岩体弹性波速和密度,提出了松动岩体的判定和分级标准。将密度降低幅度a>7%,岩体纵波波速Vp<3000m/s,作为5.12地震震后岩体松动判定标准,同时以密度降幅每增加5%为一个等级,将松动岩体划分为三个等级,即：（1）轻微松动（2500m/s<Vp<3000m/s,7.4%<a<13%）; （2）中等松动（2000m/s<Vp<2500m/s,13%<a<18%）;（3）强烈松动（Vp<2000m/s, a>18%）。（7）提出了不同松动等级岩体深度的两种确定方法：一是,通过岩体波速测试,分析其纵波波速和密度所对应的区间范围来确定。二是,参照以往研究成果,根据不同松动等级岩体在深度上所占比例,结合5.2节所推导的地震力对岩体破坏深度的计算公式来确定。同时,本文采用第二种方法计算得出了汶川地震震后不同松动等级岩体的深度范围。（8）提出将强烈松动岩体自重全部以荷载的形式作用在隧道支护结构或上覆地层上的力学概念。只有当隧道埋深处于超浅埋与浅埋以及浅埋与深埋分界附近时,强烈松动体才对隧道围岩压力产生影响；其根本原因在于,强烈松动岩体的存在改变了原有隧道深浅埋分界界限,按等效埋深划分的分界值为：原分界深度+强烈松动区厚度。（9）震后松动岩体的存在对冻土隧道的冻害产生和发展有一定影响,主要体现在两个方面：一是,岩体松动,使得冻胀率增大；二是,节理裂隙的产生改变了地层原有的渗流特性,为水冰相变过程中的水分补给提供了便利的迁移通道,为隧道冻害的产生和发展提供了有利条件。
祁鹏[10]（2015）在《高海拔冰川堆积体富水隧道地质灾害发生机理及防治技术研究》文中认为高海拔寒区长大隧道,特别是冰川堆积体隧道的建设,受到地形地貌、水文地质、气候环境等多方面的制约影响,施工过程中地质灾害频发,建设过程难之又难,至今尚未总结出一套较为可行和值得推广的施工工法。本文依托西藏扎墨公路嘎隆拉隧道工程为研究背景,采用广泛调研、室内试验、理论推导及数值分析等多种研究方法,分析了高海拔冰川堆积体隧道建设遇到的突发地质灾害发生机理、规律和特征,并对高海拔冰川堆积体富水隧道灾害防治技术进行了研究,为今后高原隧道建设做出了努力。论文的主要工作及结论有:1)通过现场调研及监控量测,总结出嘎隆拉隧道涌水具有旱季出露,出露时间较早,前期受冰雪融水影响较小,后期影响较大,水量相对较大具有弱承压性,涌水无衰竭迹象,地质情况差的段落涌水有滞后发育现象等规律特征。通过引入等效裂隙宽度概念和数字图像处理技术,对隧道洞口渗流特征进行了研究,分析了围岩的非均匀性对渗流规律的影响,得到了等效裂隙宽度与涌水量的关系,对隧道涌水量预测具有重要的理论价值和工程意义。2)在现场试验的基础上,通过数值仿真技术,进一步对高海拔寒区冰川堆积体隧道注浆堵水效果进行了分析:（1）从堵水效果来看,注浆层越厚,地下水对衬砌产生的压力越小,衬砌内水流流速越慢,同时隧道断面的排水量也越小,注浆堵水效果越好。（2）从应力位移分析来看,注浆堵水层对于改善围岩衬砌应力分布,控制变形方面能产生很大效果:当D≤3m时,注浆层厚度对围岩变形影响较大;当D≥3m时,隧道变形基本趋于稳定。（3）从围岩塑性区变化规律看,当D≥3.5m时,除了衬砌只出现量值很小的塑性区之外,围岩未有塑性区出现,注浆堵水厚度能够显着减少围岩塑性区范围,对维护围岩稳定有重要作用。综合考虑技术、经济、安全等多方面因素,建议高海拔冰川堆积体富水隧道注浆层厚度控制在3.5m。3)高海拔冰川堆积体隧道洞口段雪崩发生规律为:绝大部分雪崩发生在坡度22°～55°范围之内,坡度在28°～46°区间的雪崩频数比例几乎占全部雪崩数的90%,且大多为地表面坡面雪崩,雪崩形态翻滚堆积下滑为主;坡面小于28°的雪崩,基本为融雪期间的板状雪崩。坡度大于46°的雪崩,基本是重力式整体滑塌雪崩;雪崩集中发生在1月20日-4月20日之间,多以坡面雪崩为主,3月开始沟槽雪崩频次明显增加,4月份由于温度升高,积雪层内聚力减小,积雪层强度降低,部分软弱地带形成超弱区（裂纹）,会产生部分应力集中,在新降雪的重力荷载或因其它荷载持续的剪切作用下,裂纹扩展诱发板状雪崩;隧道进口段地表植被不发育,雪崩抛程远、移动速度快,产生的气压冲击瞬间破坏力强。隧道出口段雪崩滑塌雪体在针叶松影响下,移动相对缓慢,但堆积作用强,挤压作用明显,且二次雪崩通常会遵循前期雪崩破坏轨迹滑行,速度有明显提升。草地对雪崩的形成具有辅助作用,森林植被则对雪崩形成有抑制作用。4)构建了适用于高海拔寒区隧道施工的雪崩灾害评价及预警预报系统:通过收集整理雪崩发生信息,提取雪崩灾害发生因子,并对雪崩灾害因子划分为Ⅰ、Ⅱ两级,利用层次分析法对各级雪崩灾害发生因子赋予权重系数,对发生规律和发生条件进行汇总,厘清发生临界条件,确定因子发生阈值,并构建相应的雪崩灾害评估模型。针对雪崩灾害发生危险级别,制定了相应的防治措施。5)基于对冰碛体内部热力传递过程、渗流路径和围岩应力的分析,得出冰川堆积体隧道热液固耦合问题的基本控制方程,为研究冰川堆积体隧道抗冻性能奠定了基础。并对不同埋深和围岩类别的条件下,隧道温度场和冻融圈范围进行了分析。据此,研究了不同保温层材料及保温材料厚度对冻融圈的影响。主要结论有:随着保温材料导热系数的增加,冻深也呈线性增加,保温材料的导热系数每增加0.001,围岩冻结深度就相应增加12%;保温材料厚度与隧道冻融圈冻融深度也反比例关系,当保温层厚度每增加1cm时,冻融深度就会相降低10%左右,从工程角度看,将保温层厚度设计为5cm可以达到较好的保温效果。6)对高海拔冰川堆积体富水隧道开挖支护工法,进行数值模拟分析,得出结论:三台阶开挖工法围岩塑性区面积最小,初期支护未完全达到塑性,能够起到很好的支护效果,且坡面未产生塑性区,是优先选择的实施方案;采用三台阶分部法施工时,初期支护拉应力控制的主要区域就是临时支撑与初期支护相交的部位,因此在拆除临时支撑前,要加大监控量测力度,确保围岩收敛基本稳定且制定好应力处治办法后,方可拆除临时支撑;其压应力控制重点则主要在初期支护的拱腰部位,要加强该部位的支撑并做好相应的监控量测;由于嘎隆拉隧道隧址交通仅能够通行小型车辆,大型管棚无法使用,建议洞口冰川堆积体强风化破碎带范围采用多排小导管联合注浆加强支护,提高洞口抗变形能力并加强监控量测及时掌握围岩应力位移变化趋势,强支护范围到20m后可以依据监控量测结果予以调整。7)在优化低温淋水地段喷射混凝土配合比的基础上,进行混凝土喷射及钻芯冻融剪切试验,得出结论:冻融循环对交界面剪切强度有一定的影响,冻融前的平均剪切强度为3.29MPa,冻融后的平均剪切强度为1.84MPa;虽然冻融后试样的平均剪切强度较之冻融前约减少约44%,但是从整体上看,喷射混凝土与岩体交界面处仍有1.84MPa抗剪强度,与普通喷射混凝土相比,抗剪强度提高了 68%,可以证明嘎隆拉隧道低温淋水地段喷射混凝土的配合比能够显着提高高原寒区富水隧道初期支护混凝土抗剪强度,对解决寒区富水隧道建设难题具有一定研究价值和指导意义。8)总结提炼了高海拔富水隧道排水关键技术。尤其是对环向排水系统保温防冻、反坡长大隧道分段抽排技术和寒区隧道反流性泄水导洞的施做要点进行了具体的阐述,为今后高原富水隧道排水系统构建提供了参考意见。
二、昆仑山隧道围岩冻融状况数值分析（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、昆仑山隧道围岩冻融状况数值分析（论文提纲范文）
（1）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 |
（2）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 |
（3）高海拔寒区特长公路隧道冻胀特性及防冻研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 问题的提出及研究意义 |
| 1.2 国内外研究综述 |
| 1.2.1 寒区隧道温度场及多场耦合研究现状 |
| 1.2.2 冻土和冻岩冻胀特性研究现状 |
| 1.2.3 寒区冻土冻岩隧道冻胀损伤机理研究 |
| 1.2.4 寒区特长隧道防冻保温技术措施 |
| 1.3 选题依据、研究内容及方法 |
| 1.3.1 选题依据 |
| 1.3.2 主要研究内容和方法 |
| 第2章 高海拔寒区特长隧道冻害及冻胀性分级 |
| 2.1 高海拔寒区隧道及冻害现象 |
| 2.1.1 高海拔隧道主要冻害现象 |
| 2.1.2 寒区隧道冻害因素分析 |
| 2.2 寒区高海拔典型特长隧道调查分析 |
| 2.3 冰碛地层工程特性及冻胀性分级标准 |
| 2.3.1 冰碛地层工程特性 |
| 2.3.2 冰碛地层冻土物理力学参数取值 |
| 2.3.3 冰碛地层冻胀率及冻胀性分级标准 |
| 2.4 冻结花岗岩石及岩体冻胀性分级标准 |
| 2.4.1 裂隙岩石及其冻胀率计算 |
| 2.4.2 冻结花岗岩冻胀性分级标准及依托工程冻胀性分级 |
| 2.4.3 不同冻胀级别隧道防冻要点 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高海拔寒区特长公路隧道风场-温度场研究 |
| 3.1 雀儿山隧道风场-温度场现场测试 |
| 3.1.1 现场监测目的 |
| 3.1.2 风场-温度场现场测试仪器设备 |
| 3.1.3 测点及测试断面布置 |
| 3.1.4 测试时间及频率 |
| 3.1.5 风场-温度场测试结果分析 |
| 3.2 隧道风流场-温度场理论模型 |
| 3.2.1 隧道内风流场及气固换热的基本假定 |
| 3.2.2 洞内风流湍流模型 |
| 3.2.3 风流温度场控制方程 |
| 3.2.4 气固换热及换热系数 |
| 3.2.5 围岩-结构温度场方程 |
| 3.3 基于SST湍流模型的洞内风流场—温度场数值计算模型及参数 |
| 3.3.1 模型主要尺寸参数 |
| 3.3.2 计算参数的确定 |
| 3.3.3 模型建立 |
| 3.4 隧道风场数值计算结果分析 |
| 3.4.1 风向 |
| 3.4.2 气压 |
| 3.4.3 风速 |
| 3.5 隧道温度场分布及变化规律 |
| 3.5.1 洞内气温场 |
| 3.5.2 二衬表面温度场 |
| 3.5.3 围岩温度场 |
| 3.6 现场测试及数值分析结果比较 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 冰碛地层-结构冻胀特性分析 |
| 4.1 寒区冰碛地层隧道冻胀特性的数值计算分析 |
| 4.1.1 热力学参数取值方法 |
| 4.1.2 隧道冰碛地层三维数值模型建立 |
| 4.1.3 冰碛地层数值计算结果分析 |
| 4.2 冰碛地层围岩-结构冻胀力原位测试及结果分析 |
| 4.2.1 原位测试原理和方案 |
| 4.2.2 现场测试结果分析 |
| 4.3 现场冻胀力测试及计算结果比较分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 岩质地层-结构冻胀特性分析 |
| 5.1 雀儿山隧道岩质地层地质及缺陷检测分析 |
| 5.2 岩质隧道热-流-固-损耦合理论模型 |
| 5.2.1 渗流场与温度场的基本方程 |
| 5.2.2 渗流场和温度场的数值分析 |
| 5.2.3 渗流荷载和冻胀荷载 |
| 5.2.4 围岩-结构损伤本构模型 |
| 5.2.5 耦合方程的求解 |
| 5.3 岩体冻胀力数值计算模型及参数 |
| 5.3.1 衬砌背后空洞存水冻胀数值模型的建立 |
| 5.3.2 裂隙水冻胀数值模型的建立 |
| 5.3.3 计算参数的确定 |
| 5.4 衬砌背后空洞存水冻胀计算结果分析 |
| 5.4.1 不同位置空洞存水冻胀对结构内力及位移的影响 |
| 5.4.2 未冻水体积含量对结构应力及位移影响规律分析 |
| 5.4.3 冻胀力作用下结构损伤扩展规律 |
| 5.5 岩体裂隙水冻胀数值计算结果分析 |
| 5.5.1 岩体不同倾角下裂隙水冻胀力对结构受力和变形影响 |
| 5.5.2 冻胀力随裂隙间距变化规律分析 |
| 5.6 富水裂隙围岩-结构冻胀力现场试验及比较分析 |
| 5.6.1 冻胀压力测试结果分析 |
| 5.6.2 衬砌结构内力测试结果分析 |
| 5.7 冻胀压力原位测试结果的比较分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 施工期及运营期防冻措施及效果分析 |
| 6.1 施工期防冻措施及效果 |
| 6.1.1 施工期通风升温系统设计 |
| 6.1.2 施工期通风加热理论计算 |
| 6.1.3 施工期通风升温效果的现场测试 |
| 6.1.4 冰碛地层施工防冻措施 |
| 6.1.5 寒区富水裂隙硬岩地层注浆措施 |
| 6.2 运营期保温层材料选型及参数设计 |
| 6.2.1 保温隔热层材料选型 |
| 6.2.2 敷设保温层隧道气热耦合计算模型 |
| 6.2.3 计算结果分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的主要学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（4）寒区隧道保温材料吸水特性及冻融循环条件下的保温性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题的提出及研究意义 |
| 1.1.1 保温材料吸水 |
| 1.1.2 含水保温材料的保温性能 |
| 1.2 常见保温材料及其应用 |
| 1.2.1 常见的保温材料 |
| 1.2.2 保温性能影响因素 |
| 1.2.3 保温材料在寒区隧道中的应用 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 寒区隧道保温材料研究现状 |
| 1.3.2 含水保温材料保温性能的研究现状 |
| 1.3.3 保温材料冻融循环研究现状 |
| 1.4 研究内容与思路 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 研究思路 |
| 第二章 寒区隧道保温材料吸水特性试验研究 |
| 2.1 保温材料吸水试验设计 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 试验仪器 |
| 2.1.3 试验过程 |
| 2.1.4 相关指标表征方法 |
| 2.2 保温材料吸湿试验结果分析 |
| 2.2.1 吸湿时间曲线分析 |
| 2.2.2 等温吸湿曲线分析 |
| 2.2.3 等温吸湿模型的选择与评价 |
| 2.3 保温材料浸水试验结果分析 |
| 2.3.1 无压浸水结果分析 |
| 2.3.2 有压浸水结果分析 |
| 2.4 不同吸水方式下保温材料的最大吸水率分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 含水保温材料导热系数实验与理论研究及预测分析 |
| 3.1 导热系数实验研究 |
| 3.1.1 导热系数测试方法 |
| 3.1.2 常温下导热系数测试方案 |
| 3.1.3 负温下导热系数测试方案 |
| 3.2 常温下导热系数测试结果分析 |
| 3.3 负温下导热系数测试结果分析 |
| 3.3.1 不同含冰率下的导热系数 |
| 3.3.2 导热系数预测模型建立 |
| 3.4 不同吸水条件下保温材料导热系数预测 |
| 3.5 导热系数理论研究 |
| 3.5.1 常见的导热系数理论模型 |
| 3.5.2 基于三种模型的理论推算 |
| 3.5.3 导热系数理论计算值与实测值对比分析 |
| 3.5.4 理论预测模型改进与验证 |
| 3.6 考虑保温层受潮的厚度修正 |
| 3.6.1 工程实例概况 |
| 3.6.2 洞内湿度现场测试 |
| 3.6.3 保温层厚度修正 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 渐冻过程中单面吸水保温材料导热系数等效推算 |
| 4.1 保温材料内部孔隙水分布特征 |
| 4.1.1 CT扫描 |
| 4.1.2 不同吸水方式下孔隙水分布特点 |
| 4.2 多层复合材料等效导热系数计算方法 |
| 4.3 单面吸水保温材料等效导热系数分析 |
| 4.3.1 等效导热系数计算模型建立 |
| 4.3.2 等效导热系数计算结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 冻融循环对保温材料保温性能影响的试验研究 |
| 5.1 保温材料冻融循环试验方案设计 |
| 5.1.1 试验目的 |
| 5.1.2 试验内容 |
| 5.1.3 试验过程及方法 |
| 5.1.4 指标测试方法 |
| 5.2 保温材料冻融循环试验结果分析 |
| 5.2.1 冻融循环对保温材料吸水率的影响 |
| 5.2.2 冻融循环对保温材料导热系数的影响 |
| 5.2.3 冻融循环对保温材料压缩强度的影响 |
| 5.3 冻融循环下保温材料劣化过程分析 |
| 5.3.1 保温材料微观孔隙结构分析 |
| 5.3.2 劣化过程分析 |
| 5.4 冻融循环下保温层合理厚度确定 |
| 5.4.1 工程实例概况 |
| 5.4.2 保温层失效标准确定 |
| 5.4.3 保温层厚度的建议值 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 主要结论 |
| 进一步研究建议 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）考虑升温和洞口水分影响的寒区隧道端墙式洞门结构冻胀特性分析（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 国内外研究现状及存在问题 |
| 1.3.1 寒区隧道冻胀特性数值模拟研究现状 |
| 1.3.2 寒区隧道冻胀特性解析计算研究现状 |
| 1.3.3 寒区隧道冻胀特性室内模型试验研究现状 |
| 1.3.4 寒区隧道冻胀研究存在的问题 |
| 1.4 本文研究内容、研究方法及研究技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 1.4.3 研究技术路线 |
| 2 工程概况 |
| 2.1 工程介绍 |
| 2.2 气象水文条件 |
| 2.3 地质特征 |
| 2.4 水文地质特征 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 寒区隧道温度场与冻胀力室内模型试验研究 |
| 3.1 土样基本性能指标 |
| 3.1.1 土粒界限含水率试验 |
| 3.1.2 土样的击实试验 |
| 3.2 相似准则 |
| 3.2.1 相似理论 |
| 3.2.2 相似比的推导 |
| 3.3 室内相似模型试验设计 |
| 3.3.1 相似比及相似材料的确定 |
| 3.3.2 试验装置 |
| 3.3.3 试验区域的确定 |
| 3.3.4 模型试验测试内容及测点布置 |
| 3.3.5 试验过程 |
| 3.4 试验结果及分析 |
| 3.4.1 温度场测试结果及分析 |
| 3.4.2 应力测试结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 寒区隧道洞口段温度场数值模拟及分布规律研究 |
| 4.1 隧道洞口段伴相变瞬态温度场理论 |
| 4.1.1 伴相变瞬态温度场控制方程的建立 |
| 4.1.2 相变问题的处理 |
| 4.1.3 水分场控制方程的建立 |
| 4.2 隧道洞口段温度场数值模拟及分布规律研究 |
| 4.2.1 模型的边界条件 |
| 4.2.2 模型的计算参数 |
| 4.2.3 隧道温度场数值计算模型边界条件的确定 |
| 4.2.4 隧道温度场数值计算几何模型 |
| 4.2.5 求解模式 |
| 4.2.6 隧道初始温度场数值结果分析 |
| 4.2.7 隧道纵向三维伴相变瞬态温度场数值结果分析 |
| 4.2.8 隧道洞口断面伴相变瞬态温度场数值结果分析 |
| 4.2.9 隧道端墙式洞门端墙结构温度场数值结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 寒区隧道端墙式洞门结构冻胀特性分析 |
| 5.1 寒区隧道冻胀机理 |
| 5.1.1 隧道端墙式洞门结构的冻胀机理 |
| 5.1.2 寒区隧道冻胀模型理论和冻胀力计算方法的研究 |
| 5.2 端墙式洞门结构冻胀力计算模型及冻胀力计算分析 |
| 5.2.1 洞门边墙计算模型及冻胀力计算分析 |
| 5.2.2 洞门端墙计算模型及冻胀力计算分析 |
| 5.3 寒区隧道水热力耦合数学模型的建立 |
| 5.3.1 水热力耦合控制微分方程推导 |
| 5.3.2 水热力耦合的数值计算思路 |
| 5.4 寒区隧道端墙式洞门结构水热力耦合数值计算 |
| 5.4.1 计算模型及参数 |
| 5.4.2 边界条件 |
| 5.4.3 端墙式洞门边墙结构计算结果分析 |
| 5.4.4 端墙式洞门端墙结构计算结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论及研究展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A COMSOL Multiphysics多场耦合重要操作步骤展示 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（6）融化作用下多年冻土隧道围岩变形作用机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻土力学性质研究 |
| 1.2.2 冻土隧道围岩温度场 |
| 1.2.3 冻土隧道围岩变形作用研究 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 研究方法与技术路线 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 多年冻土隧道围岩变形破坏特征及诱发因素分析 |
| 2.1 冻土的分布与组成 |
| 2.1.1 冻土的分布 |
| 2.1.2 冻土的组成 |
| 2.2 融化作用下多年冻土围岩变形破坏形式 |
| 2.2.1 局部掉块 |
| 2.2.2 坍塌 |
| 2.2.3 隧道底鼓 |
| 2.2.4 初支开裂、变形、侵限 |
| 2.3 多年冻土隧道围岩变形破坏影响分析 |
| 2.3.1 围岩条件的影响 |
| 2.3.2 融化圈深度的影响 |
| 2.3.3 支护结构的影响 |
| 2.4 变形破坏预防控制措施 |
| 2.4.1 控制温度 |
| 2.4.2 合理支护 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 融化作用下多年冻土隧道围岩的弹塑性分析 |
| 3.1 融化冻土围岩的弹塑性计算模型 |
| 3.1.1 基本假设 |
| 3.1.2 建立模型 |
| 3.2 融化冻土围岩的弹塑性问题计算 |
| 3.2.1 岩土材料的屈服准则 |
| 3.2.2 采用Mohr-Coulomb屈服准则 |
| 3.2.3 采用Tresca屈服准则 |
| 3.2.4 采用Drucker-Prager屈服准则 |
| 3.3 围岩与支护结构之间的相互作用 |
| 3.3.1 收敛-约束法的基本原理 |
| 3.3.2 围岩特征曲线(GRC) |
| 3.3.3 支护特性曲线(SCC) |
| 3.3.4 多年冻土隧道围岩特性曲线 |
| 3.3.5 围岩与支护相互作用 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 融化作用下多年冻土隧道围岩变形数值分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 计算模型及物理力学参数 |
| 4.2.1 隧道开挖后未支护状态 |
| 4.2.2 隧道开挖后支护状态 |
| 4.3 计算结果分析 |
| 4.3.1 未支护状态下围岩变形情况 |
| 4.3.2 支护状态下围岩变形情况 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 工程应用 |
| 5.1 风火山隧道工程概况 |
| 5.2 风火山隧道隧址区地质环境条件 |
| 5.2.1 气象水文 |
| 5.2.2 地形地貌 |
| 5.2.3 地层岩性 |
| 5.3 风火山隧道施工设计原则 |
| 5.3.1 隧道结构设计 |
| 5.3.2 施工工艺 |
| 5.3.3 温度控制 |
| 5.3.4 混凝土材料及其施作特点 |
| 5.4 风火山隧道监控量测及数据分析 |
| 5.4.1 监测目的及内容 |
| 5.4.2 温度与融化圈监测 |
| 5.4.3 隧道周边围岩变形监测 |
| 5.4.4 隧道周边围岩变形分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
（7）多年冻土隧道洞口段抗冻设防长度计算方法及温度响应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展动态分析 |
| 1.2.1 隧道温度场研究现状 |
| 1.2.2 隧道冻害研究现状 |
| 1.2.3 隧道冻害防治措施研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 研究方法与技术路线 |
| 第2章 冻土隧道冻害特征以及影响因素分析 |
| 2.1 隧道冻害统计分析 |
| 2.1.1 冻土隧道调查 |
| 2.1.2 隧道冻害类型统计 |
| 2.1.3 影响冻害的相关因素 |
| 2.2 冻土隧道冻害分布特征及其分类 |
| 2.2.1 冻土隧道冻害分布特征 |
| 2.2.2 多年冻土隧道冻害分级 |
| 2.2.3 多年冻土隧道冻害分类 |
| 2.3 多年冻土隧道冻害防治措施 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 多年冻土隧道抗冻设防长度计算方法 |
| 3.1 基本假设 |
| 3.2 多年冻土隧道横断面温度场解析解 |
| 3.2.1 无保温层的多年冻土隧道横断面温度场解析解 |
| 3.2.2 有保温层的多年冻土隧道横断面温度场解析解 |
| 3.3 多年冻土隧道纵断面温度场解析解 |
| 3.3.1 无保温层的多年冻土隧道纵断面温度场解析解 |
| 3.3.2 有保温层的多年冻土隧道纵断面温度场解析解 |
| 3.4 理论计算参数的确定 |
| 3.4.1 围岩热力学参数的简化 |
| 3.4.2 隧道洞内气体参数的确定 |
| 3.4.4 理论计算参数的选取 |
| 3.5 理论计算结果分析 |
| 3.5.1 隧道埋深对隧道洞内横向和纵向温度场的影响 |
| 3.5.2 隧道洞径对隧道纵向温度场的影响 |
| 3.5.3 保温层参数对隧道纵向温度场的影响 |
| 3.5.4 隧道洞内气体的速度对隧道纵向温度场的影响 |
| 3.6 多年冻土隧道抗冻设防长度理论计算长度 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 多年冻土隧道温度场分布特征数值模拟 |
| 4.1 计算模型 |
| 4.2 计算参数 |
| 4.3 边界及初始条件 |
| 4.4 隧道洞口与山顶温度以及洞口速度荷载 |
| 4.5 多年冻土隧道纵向温度场分布特征 |
| 4.5.1 保温层参数对隧道纵断面温度场分布特征的影响 |
| 4.5.2 隧道埋深对隧道纵断面温度场分布特征的影响 |
| 4.5.3 洞口速度大小对隧道纵向温度场分布特征的影响 |
| 4.6 多年冻土隧道横向温度场分布特征 |
| 4.7 多年冻土隧道抗冻设防长度 |
| 4.8 小结 |
| 第5章 工程应用 |
| 5.1 工程概况 |
| 5.2 自然特征 |
| 5.2.1 气候特征 |
| 5.2.2 多年冻土特征 |
| 5.2.3 地层岩性 |
| 5.2.4 水文地质特征 |
| 5.3 监测方案 |
| 5.3.1 监测目的 |
| 5.3.2 监测内容 |
| 5.3.3 监测方法 |
| 5.4 风火山隧道温度场分布特征 |
| 5.4.1 洞内气体温度沿隧道纵向分布特征 |
| 5.4.2 隧道围岩温度分布特征 |
| 5.4.3 保温层内外侧温度分布特征 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
（8）考虑通风条件下寒区隧道围岩及衬砌温度场变化规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 寒区隧道温度场国内外研究现状 |
| 1.2.1 寒区隧道围岩及衬砌温度场研究现状 |
| 1.2.2 寒区隧道防寒保温措施研究现状 |
| 1.2.3 寒区隧道热力耦合研究现状 |
| 1.3 论文的研究内容 |
| 2 寒区隧道基础理论研究 |
| 2.1 寒区隧道工程特性 |
| 2.1.1 寒区隧道分区及工程特点 |
| 2.1.2 寒区隧道病害及防治 |
| 2.2 温度场计算控制微分方程及定解条件 |
| 2.2.1 温度场计算的意义 |
| 2.2.2 偏微分方程 |
| 2.2.3 热传导理论中的两条定律与公式 |
| 2.2.4 初始条件和边界条件 |
| 2.3 温度场的变分形式 |
| 2.4 温度场及其分类 |
| 2.5 有限元热应力分析 |
| 2.6 平面问题的等效节点热荷载 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 寒区隧道风流场湍流模型及与围岩热交换数值模拟分析 |
| 3.1 考虑风速、风温的隧道风流场湍流数学模型 |
| 3.1.1 连续性方程 |
| 3.1.2 运动方程 |
| 3.1.3 能量方程 |
| 3.1.4 状态方程 |
| 3.2 湍流流场的有限元模拟方法研究 |
| 3.2.1 湍流数值模拟基本方法 |
| 3.2.2 湍流控制方程的Re时均化处理 |
| 3.2.3 基于湍流粘性系数法的k-?两方程湍流模型 |
| 3.2.4 壁面函数法 |
| 3.3 空气与围岩热交换规律研究 |
| 3.3.1 对流换热系数研究现状 |
| 3.3.2 温度壁面函数法 |
| 3.4 通风对围岩温度场影响变化规律计算模型分析研究 |
| 3.4.1 计算模型基本条件与参数取值 |
| 3.4.2 通风与否对围岩温度场影响规律的数值模拟计算结果分析 |
| 3.4.3 风速对围岩温度场的影响规律的数值模拟计算结果分析 |
| 3.4.4 风温对围岩温度场的影响规律的数值模拟计算结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 考虑通风条件下寒区隧道围岩及衬砌温度场有限元模拟 |
| 4.1 隧址区概况 |
| 4.1.1 工程概况 |
| 4.1.2 隧址区初始条件 |
| 4.2 通风对寒区隧道施工温度场影响 |
| 4.2.1 计算模型及参数 |
| 4.2.2 风速对洞内空气及围岩温度场的影响模拟结果分析 |
| 4.2.3 风温对洞内空气及围岩温度场的影响模拟结果分析 |
| 4.2.4 风筒长度对洞内空气温度场的影响模拟结果分析 |
| 4.3 通风对寒区隧道运营期间围岩温度场影响 |
| 4.3.1 计算模型及参数 |
| 4.3.2 通风条件下隧道运营期间围岩温度场模拟结果分析 |
| 4.3.3 寒区隧道防寒保温措施研究 |
| 4.4 寒区隧道围岩及衬砌热力耦合分析 |
| 4.4.1 计算模型及参数 |
| 4.4.2 计算结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）高原高寒隧道围岩冻胀行为及施工对策研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 高原冻土隧道温度场分布规律研究 |
| 1.2.2 寒区隧道围岩稳定性与耦合理论研究 |
| 1.2.3 季节性冻土隧道施工关键技术研究 |
| 1.2.4 震后松动岩体对隧道围岩压力和冻害的影响研究 |
| 1.3 研究内容、方法与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法与技术路线 |
| 第2章 高原高寒隧道工程特性研究 |
| 2.1 高原气候特征分析 |
| 2.1.1 低压缺氧 |
| 2.1.2 气温低、温差大 |
| 2.1.3 冻土发展规律研究 |
| 2.2 冻土区岩石物化性质研究 |
| 2.2.1 围岩含水量试验分析 |
| 2.2.2 冻胀对岩石微观结构的影响研究 |
| 2.3 冻土抗压强度随温度变化规律研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 高原季节性冻土隧道围岩温度场分布规律研究 |
| 3.1 季节性冻土隧道冻结深度理论分析 |
| 3.2 隧道现场实测温度分析 |
| 3.2.1 测试方案 |
| 3.2.2 测试结果分析 |
| 3.3 季节性冻土隧道围岩温度场分布规律数值分析 |
| 3.3.1 围岩导热控制微分方程 |
| 3.3.2 温度场计算模型建立 |
| 3.3.3 温度场分布规律计算结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 季节性冻土隧道冻胀变形机理与规律研究 |
| 4.1 季节性冻土隧道冻胀变形机理 |
| 4.2 季节性冻土隧道冻胀变形理论分析体系 |
| 4.2.1 岩石冻胀变形分析 |
| 4.2.2 围岩-支护体系的变形分析 |
| 4.3 冻土隧道水-热-力耦合理论 |
| 4.3.1 冻土隧道水-热-力的相互作用机理 |
| 4.3.2 水-热-力耦合方程 |
| 4.3.3 耦合分析中的体积膨胀与水分迁移 |
| 4.4 考虑水-冰相变的冻土隧道围岩稳定性数值分析 |
| 4.4.1 模型的建立 |
| 4.4.2 隧道冻结锋面扩展规律研究 |
| 4.4.3 冻结时间对围岩稳定性的影响 |
| 4.4.4 冻结温度对围岩稳定性的影响 |
| 4.4.5 开挖季节对隧道围岩稳定性的影响 |
| 4.5 季节性冻土隧道变形监测分析 |
| 4.5.1 基于现场监测数据的冻土隧道变形分析 |
| 4.5.2 隧道衬砌冻胀力监测及信息反馈 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 松动岩体对冻土隧道围岩压力和冻害的影响研究 |
| 5.1 震后松动岩体成因机制与破坏机理研究 |
| 5.1.1 震后松动岩体成因机制探讨 |
| 5.1.2 地震动力作用下的岩体松动机理与破坏深度 |
| 5.2 震裂松动岩体工程特性 |
| 5.3 震后岩体松动分级与对隧道围岩压力的影响 |
| 5.3.1 岩体松动判定与等级划分 |
| 5.3.2 震后鹧鸪山隧道围岩竖向松动压力计算 |
| 5.4 岩体松动对隧道冻害的影响研究 |
| 5.4.1 岩体松动对冻土隧道围岩冻胀率的影响 |
| 5.4.2 岩体松动对冻土隧道渗流场的影响 |
| 5.5 本章小节 |
| 第6章 高原季节性冻土隧道通风及排水保温技术研究 |
| 6.1 高原长大隧道通风优化与效果测试 |
| 6.1.1 隧道通风设备配套优化 |
| 6.1.2 高原长大隧道现场通风效果测试 |
| 6.2 寒区隧道模筑混凝土施工与保温技术研究 |
| 6.2.1 混凝土冻融损伤机理 |
| 6.2.2 低温环境下混凝土施工与保温技术研究 |
| 6.3 季节性冻土隧道排水保温系统研究 |
| 6.3.1 季节性冻土隧道排水技术研究 |
| 6.3.2 季节性冻土隧道保温设计研究 |
| 6.4 本章小节 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 图片目录 |
| 表格目录 |
| 攻读博士学位期间发表论文 |
| 攻读博士学位期间参加科研项目 |
| 攻读博士学位期间个人获奖情况 |
（10）高海拔冰川堆积体富水隧道地质灾害发生机理及防治技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题依据及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 2 西藏扎墨公路嘎隆拉隧道工程背景及建设情况 |
| 2.1 隧址区自然地理概况 |
| 2.2 隧道工程地质条件 |
| 2.3 特殊地质和不良地质引发的灾害 |
| 2.4 隧道总体设计情况 |
| 3 高海拔寒区富水隧道涌水规律及注浆堵水技术研究 |
| 3.1 嘎隆拉隧道渗漏水情况综述 |
| 3.2 隧道施工期间水流量观测及其涌水特征分析 |
| 3.3 嘎隆拉隧道大涌水断面等效裂隙宽度研究 |
| 3.4 基于图像处理技术的隧道洞口渗流特征分析 |
| 3.5 冰川堆积体隧道注浆堵水技术研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 高海拔寒区隧道雪崩灾害发生评估分析及防灾减灾措施 |
| 4.1 嘎隆拉隧道雪崩灾害基本情况 |
| 4.2 嘎隆拉隧道雪崩灾害发生规律 |
| 4.3 雪崩灾害发生评估分析 |
| 4.4 隧道洞口防灾减灾措施 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 冰川堆积体隧道抗冻多场耦合效应及防寒保温效果研究 |
| 5.1 冰川堆积体隧道热液固耦合力学模型研究 |
| 5.2 高海拔寒区隧道防寒保温效果研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 高海拔寒区隧道施工关键技术研究 |
| 6.1 冰川堆积体隧道开挖施工工法研究 |
| 6.2 低温淋水地段喷射混凝土施工技术及性能研究 |
| 6.3 高海拔富水隧道综合排水技术研究 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及科研成果清单 |
| 学位论文数据集 |
| 中文详情摘要 |
四、昆仑山隧道围岩冻融状况数值分析（论文参考文献）
- [1]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)
- [2]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)
- [3]高海拔寒区特长公路隧道冻胀特性及防冻研究[D]. 严健. 西南交通大学, 2019(03)
- [4]寒区隧道保温材料吸水特性及冻融循环条件下的保温性能研究[D]. 杨立. 长安大学, 2019(01)
- [5]考虑升温和洞口水分影响的寒区隧道端墙式洞门结构冻胀特性分析[D]. 牛国栋. 兰州交通大学, 2019(04)
- [6]融化作用下多年冻土隧道围岩变形作用机制[D]. 孟宗衡. 西南石油大学, 2018(02)
- [7]多年冻土隧道洞口段抗冻设防长度计算方法及温度响应研究[D]. 李磊. 西南石油大学, 2016(03)
- [8]考虑通风条件下寒区隧道围岩及衬砌温度场变化规律研究[D]. 徐鑫. 西安科技大学, 2015(02)
- [9]高原高寒隧道围岩冻胀行为及施工对策研究[D]. 赵玉报. 西南交通大学, 2015(08)
- [10]高海拔冰川堆积体富水隧道地质灾害发生机理及防治技术研究[D]. 祁鹏. 中国铁道科学研究院, 2015(01)