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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