寒区隧道保温隔热层研究

寒区隧道保温隔热层的设置是至关重要的一环,对隧道的顺利施工和安全运营起决定性的作用。根据传热学相关理论知识,对寒区隧道的保温隔热层材料导热系数进行推导,得出材料导热系数或保温层厚度的计算方法,并运用公式法和数值分析得到了在相同条件下,保温层设置在隧道里面的保温效果要比设置在隧道衬砌表面好的结论。更多还原     

寒区引水隧洞保温层设置比选及保温效果研究

为了研究寒区引水隧洞开挖完成后保温层的设置方式及保温效果的问题,以新疆某寒区引水隧洞为依托,通过有限元数值模拟研究了引水隧洞保温层的设置方式、设计厚度参数的比选.结果表明:寒区引水隧洞保温层设置在二衬表面的效果优于设置在初衬与二衬之间的,保温层设置在二衬表面;随着保温层、衬砌厚度增加,对应围岩的温度逐渐升高,厚度与温度呈线性相关.该研究结果可以提高引水隧洞的保温效果,同时节约材料成本,可为相关工程设计提供参考.     

寒区春季浇筑导流墙施工期表面保温材料厚度确定方法

在寒区进行大体积混凝土结构施工容易在内外温差的作用下出现裂缝,加强表面保温是一种常见的温控防裂方法.采用三维有限元计算,得到新疆某导流墙在不同保温条件下的温度场,计算结果显示通过增大保温力度可有效控制混凝土的温降速率,可根据温降速率确定表面放热系数.此外,文章推导出表面放热系数与风速、保温层厚度与保温层的导热系数之间的...     

寒区隧道防寒抗冻技术研究综述及抗冻设防新技术

对目前隧道防寒抗冻技术的研究现状进行综述，介绍了国内外防寒抗冻技术及其应用情况。探讨了寒区铁路隧道排水系统及隧道结构防冻技术，包括隧道结构保温层设置、季节性冻土区及多年冻土区隧道结构的抗冻方法；并对隧道防寒抗冻技术的前沿方向，如空气幕保温系统和地源热泵加热系统等方面进行了探讨，以期对隧道防寒抗冻技术的研究和实践提供有益的参考。     

四季越野滑雪隧道建设围岩保温措施研究

针对我国首座四季越野滑雪隧道运营时洞室内常年负温会对围岩造成冻害现象，根据隧道的结构特殊性，将四季越野滑雪隧道视为一维圆筒壁模型，其传热方式分为两部分，分别为洞内负温空气与隧道衬砌的热传导以及衬砌与围岩部分的固体与固体之间的热传导。以１ａ为计算模型计算负温情况下温度积温计算热流量，分析保温隔热层的最佳位置及最适合保温隔热层厚度。结果表明:对于四季越野滑雪隧道选取０．０５ｍ厚度的带有阻燃材料的聚氨酯做为保温隔热层最适合，并且将保温隔热层敷设在隧道二衬表面效果最好。     

高海拔寒区隧道主动保温系统加热功率的计算分析

为解决高海拔寒区隧道仅仅依靠保温层还不足以防止隧道洞口段产生冻害的问题,将主动加热系统作为保温层的补充保温措施应用于西藏米拉山隧道。主动加热系统由布设于二次衬砌和保温层之间的电加热带和隧道洞外的太阳能发电系统组成,可用于严寒时期隧道洞口段衬砌的防冻保温。建立考虑隧道衬砌和热源的隧道洞口段围岩传热模型,运用叠加原理得到洞口段围岩温度场解析解。运用反演法来计算洞口段围岩的热物性参数。计算结果表明:在米拉山隧道中,电加热系统的铺设范围建议为0～330 m,其中0～100 m范围的电加热系统的运行功率建议为152 W/m~2,100～200 m范围内的电加热系统功率建议为131 W/m~2,200～330 m范围内的电加热系统功率建议为107 W/m~2,将得到的理论解与试验结果对比,其精度满足工程应用要求。研究成果可为类似高海拔寒区隧道电加热系统的设计与施工提供理论上的指导。     

基于水-热耦合模型的多年冻土隧道隔热层厚度优化研究

为了使多年冻土隧道围岩保持冻结状态,经常选择在隧道衬砌结构中铺设保温隔热层的方法以防止围岩产生冻融破坏。保温隔热层的厚度是影响多年冻土隧道结构的稳定性和工程经济的一个重要参数。针对这一问题,建立了考虑渗流和冰水相变的水-热耦合模型,并将该模型嵌入COMSOL Multiphysics数值软件中加以应用。以青海省某隧道为研究对象,对该隧道洞口段保温隔热层厚度的优化设计进行研究。结果表明：隧道仰拱位置被确定为优化设计的不利位置,隧道开挖在第1年的5月23日温度达到最高,被确定为优化设计的不利时间;不利位置处的最高温度随保温隔热层厚度的增加而下降,通过拟合公式计算出最优隔热层厚度为7.2 cm;在最优保温隔热层厚度下隧道衬砌背后围岩温度均处于0 ℃以下,不会产生冻融破坏。隧道在设计隔热结构时采用7.2 cm的隔热层厚度提高了围岩隧道结构的稳定性。     

低温通风环境下高温隧道温度场和应力场的演化规律研究

为了保障川藏铁路高温段隧道安全施工和长久运营,采用ＲＦＰＡ2Ｄ－Ｔｈｅｒｍａｌ热－固耦合模型,对低温通风环境下高温隧道的温度场和应力场演化规律以及隧道围岩的损伤破坏机理进行了研究。结果表明:低温通风环境下,高温隧道围岩温度迅速下降,岩体冷却收缩诱发的温度应力会造成岩体自身的损伤,从而萌生损伤裂缝;随着通风时间的增加,损伤裂缝会逐渐向岩石内部扩展;隔热层可以有效减弱低温风流所诱发的损伤作用;增加隔热层厚度和降低隔热层的导热系数,均能增强隔热层的隔热效果。该研究结果可以为川藏铁路隧道隔热层优化设计提供参考。     

水库大坝聚氨酯保温层现场长期服役性能试验研究

为进一步探明水库大坝现场原位聚氨酯保温层长期服役后的劣化特性,以响洪甸水库大坝为例,选取大坝下游面典型部位开展了保温层各层间粘结性能现场试验,采用扫描电镜对现场取样的聚氨酯试样进行了微观形貌表征分析,测试了导热系数、压缩强度等关键性能指标,计算分析了相应的混凝土保温层表面放热系数。聚氨酯层与混凝土基面的拉伸粘结强度以及聚氨酯的压缩性能均有所下降,且潮湿聚氨酯的下降程度远大于干燥聚氨酯。与初始增设聚氨酯时相比,干燥部位聚氨酯保温层因内部微孔结构老化导致其导热系数有所升高（22.9%）,但保温服役状态仍满足原设计要求;含水潮湿部位保温层,其保温服役状态已不满足要求。保温层长期服役过程中聚氨酯微孔结构老化与外界水分入侵的耦合作用显著加剧聚氨酯劣化过程,大幅降低其粘结性、压缩性和保温性。     

冬季浇注混凝土墙柱的保蓄热计算

冬季浇注混凝土，利用自身的水泥水化热蓄热保温养护，是简便常用的方法，可以防止混凝土表面受冻，提高混凝土早期强度。有的文献把保温层折算为对空气的热交换系数来计算混凝土的温度。本文则给出了不稳定温度状态下，根据保温层实际厚度和保温材料与混凝土不同的导热系数，建立的两个联立的热传导微分方程，从而得到墙、圆柱的温度计算公式。用微型电子计算机即可据此设计保温层。     

压力溶腔对岩溶隧道施工安全影响的数值分析

岩溶地区富水压力溶腔的存在威胁着隧道施工安全。为分析压力溶腔存在对隧道施工安全的影响,以溶腔位于隧道上方的不利工况为例建立了防突层的简化力学模型,并考虑水压力和侧压力的共同影响,采用结构力学方法和变分原理推导了防突层最小安全厚度,分析了防突层高跨比对最小安全厚度取值的影响。结合某岩溶隧道,推算出防突层安全厚度为7.29m,小于溶腔与隧道临空面的实际厚度,判定该隧道施工是安全的。运用有限差分软件FLAC3D建立数值分析模型,分析了压力溶腔存在对防突层竖向位移以及受力的影响,进而判定防突层稳定性。结果表明:当压力溶腔与隧道临空面实际岩层厚度大于防突层最小安全厚度时,不会威胁隧道施工安全,但溶腔存在时防突层竖向位移和竖向应力均有增大趋势,考虑施工扰动因素建议施工中应加强溶腔处位移监测,及时反馈信息,确保施工安全。研究结果可为岩溶隧道施工提供借鉴。     

真空深井复合降水技术在穿黄工程退水洞的应用

隧洞在地下水位高,而且是黄土软弱层施工中,选择科学合理的降水方案是十分重要.本文以高水位且黄土弱透水性为例,介绍真空深井复合降水技术在穿黄工程退水洞中应用,以及在施工过程中应注意的问题,并为类似条件隧洞施工降水提供借鉴.     

积石峡水电站导流隧洞与中孔泄洪洞交叉段开挖支护方法

积石峡水电站导流隧洞和中孔泄洪洞交叉段工程地质条件复杂,处在软硬相间的水平岩层中,且交叉段洞室断面大,两洞室交角小,是积石峡水电站地下洞室开挖施工中的最大难点.交叉段开挖施工措施采用了长台阶、分层分部位、短进尺、多循环的开挖方法,洞室支护措施主要采用锚喷支护加钢支撑的型式,洞室顶部还采用了预应力锚索和高强锚杆进行加固,并喷射钢纤维混凝土,钢支撑与锚索、锚杆之间均采用型钢进行焊联,与围岩形成整体拱效应.积石峡水电站导流隧洞交叉段开挖施工的顺利完成为提前截流提供了条件,争取了施工工期.     

输水隧洞支护结构热力学参数敏感性分析

面对高岩温对地下洞室工程施工造成的诸多不利影响,文章以辽宁省观音阁输水工程的输水隧洞高岩温施工段为工程依托,利用数值模拟的方法对输水隧洞支护结构热力学参数敏感性进行了深入分析。结论显示:喷层比热为不敏感参数,其余三个参数为敏感参数,并且线膨胀系数和导热系数的影响更为显著。建议施工过程中尽量选用线膨胀系数小、导热系数高的材料。     

水平旋喷桩加固技术在隧道细砂层中的应用

国内隧道施工技术向“长、大、深”趋势发展,伴随而来的是开挖中遇到各类复杂不良地质,如何既保证施工安全又保证开挖质量,是隧道施工穿越不良地质研究改进的重点。文章结合浩吉铁路王家湾隧道细砂层段落开挖施工,运用水平旋喷技术对软弱不良地层进行加固,形成壳状止水固结体,提高了围岩稳定性,有效解决了隧道开挖过程中涌砂、涌水等问题,保证了施工安全,为类似不良地质隧道施工提供了借鉴经验,具有明显的经济效益和一定的推广价值。     

第三系泥岩隧洞围岩大变形成因及应对措施

围岩大变形是软岩隧洞建设中危及隧洞施工及长期安全的重大工程灾害之一。结合第三系泥岩隧洞出现的显著围岩大变形及支护结构破坏等现象的工程现场调查,通过开展围岩监测、室内试验及数值模拟等工作,获得了第三系泥岩隧洞围岩大变形的主要成因和发生机理。研究表明:触发该隧洞围岩大变形的主要因素是低岩石强度条件下隧洞开挖卸荷引起的塑性变形以及地下水对围岩的软化作用,围岩挤压膨胀变形和不同岩层间的非一致变形共同主导了支护结构的破坏;围岩大变形的发生机理主要体现在第三系泥岩洞段横穿一条常年流水的冲沟,加之隧洞中部透水性良好的砂砾岩层,使得隧洞开挖后围岩含水率显著增加,第三系泥岩遇水泥化、软化,强度显著降低并呈现出一定的膨胀性,最终促使围岩产生显著的大变形。在此认识的基础上,提出了提高钢拱架型号、增强钢拱架之间的纵向连接、增设底拱外八字锁脚锚管、施加初期支护与二次衬砌之间的聚乙烯缓释消能层等应对措施,实施后的现场监测结果表明,所提出的控制措施有效解决了第三系泥岩洞段开挖过程中的软岩大变形难题。     

老松江电站引水隧洞光面爆破

老松江电站引水隧洞穿行于玄武岩熔岩台地，， 有一软弱夹层贯穿于隧洞起拱线附近， 柱状及层状节理较发育， 岩石完整性较差。为了加快施工进度和节省工程投资， 洞挖采用光面爆破技术， 取得较好的技术经济效果。     

富水砂层区盾构下穿建构筑物风险控制技术研究

以太原地铁２号线一期工程双塔西街站—大南门站区间为研究对象,通过采取掘进施工前对下穿建（构）筑物进行鉴定评估、隔离加固,掘进过程中合理选择与优化掘进参数、地表跟踪注浆,下穿通过后洞内补充注浆等风险控制措施,双大区间顺利下穿１０个建（构）筑物Ⅱ级环境风险源。通过对区间下穿建（构）筑物变形监测数据进行统计分析,结合该区间地下水埋深浅、砂层敏感性强等水文地质特点,对盾构下穿建（构）筑物风险控制技术进行研究。工程实践表明:富水砂层区盾构下穿建（构）筑采取以盾构自身掘进参数控制为主,隔离加固、地表跟踪注浆等措施为辅风险控制措施,可以有效控制建（构）筑物变形。     

富水泥结碎石斜井隧洞施工技术

支北04支洞是万家寨引黄北干线1号引水洞的一条斜井施工支洞，地下水极其丰富，0＋264～0＋336洞段围岩为泥结碎石，稳定性极差，在同类工程中是不多见的。针对该洞段特殊地质情况，提出了开挖中的关键技术问题，并进行了分析、处理。通过该斜井洞段的成功实践，总结出了富水泥结碎石斜井隧洞的施工方法，对同类工程的施工具有指导意义。     

中国首台单护盾TBM设备优化改造研究

甘肃省引洮供水一期工程总干渠7号隧洞围岩主要由上第三系Ⅴ类软-极软岩组成,采用单护盾TBM开挖掘进施工,针对围岩特性、设备运行状况与功能缺陷,以及遇到的各类问题,对设备主机机头刀盘及盾体进行了全面优化技术改造,并重点对盾体前伸护盾结构进行了三维有限元分析。施工实践表明:设备优化技术改造获得成功,技术性能得到全面提升,有效提升了施工效率、质量及安全,取得平均月成洞进尺1 094.0 m的优异成绩,创造了中国首台单护盾TBM在含水疏松粉细砂极软岩地层中的开挖掘进施工记录。可为各类盾构机的设计制造和工程运用提供良好借鉴。