摘要：大量现场调研与文献调研发现,寒区公路隧道冻害问题比较突出,并影响隧道结构与运营安全。文章通过探讨寒区隧道冻害现象及成因,总结其设计理念及思路,并围绕隧道防冻设防长度确定方法、冻胀力计算方法、防冻措施应用现状及实施效果等进行综合分析,得出:1)寒区隧道应遵循“以防为主、以抗为辅、防抗结合”的防冻设防设计理念;2)针对地下水发育的寒区公路隧道,宜根据最冷月平均气温进行分级设防防冻;3)采用经验分析法初步确定寒区隧道防冻设防长度具备一定的可行性,但还应根据现场温度实测数据对防冻设防长度进行修正;4)寒区隧道冻胀力现有计算模型在实际应用中尚存在不足,考虑冻结圈围岩非均匀冻胀的计算方法相对较为符合工程实际;5)寒区隧道防冻设计应重点妥善处理“温度”和“地下水”这2个要素,主要从保(升)温措施及排水系统防冻措施2个方面开展,指出寒区隧道保(升)温措施的局限性及下一步的研究方向,并提出不同防冻设防等级下隧道排水系统防冻措施的设置原则。在此基础上,提出下一步可以针对基于多因素影响的温度场分布规律、冻害机制、防冻保温材料、新型主动保温措施等方面开展深入研究,以解决寒区隧道建设面临的技术问题。

摘要：四车道公路隧道由于跨度特大和断面扁平,加上施工期间各道工序的相互影响、围岩的多次扰动等诸多因素,导致施工过程中的动态施工力学行为极为复杂,围岩极易发生失稳乃至坍塌。利用“公路隧道结构与围岩综合实验系统(CTSSSRH)”和有限元分析程序,对四车道公路隧道在不同施工方法下的施工动态过程进行相似模型试验与数值模拟,研究四车道公路隧道围岩与结构位移、应力、应变及破坏区等的分布与发展规律,得到四车道公路隧道在不同施工方法下的动态施工力学特征,并提出合理的施工方法。

摘要：针对卵石地层小净距隧道围岩整体性与稳定性差、施工中易坍塌、围岩相互扰动大的问题,通过FLAC3D数值模拟和现场监测,对卵石层小净距隧道左右洞合理净距和先后行洞掌子面安全纵向间距进行了研究。得到如下结论:1)当净距不大于6m时,隧道地表沉降槽呈"V形",沉降最大点位于中夹岩顶部;随着净距大于6m,隧道拱顶部位地表沉降逐渐超过中夹岩顶部,地表沉降槽呈"W形"。2)当2洞间净距不大于6m(约1倍洞跨)时,2洞开挖后围岩压力叠加效应明显,极易发生失稳;当隧道净距大于18m时,可按分离式隧道进行设计;3)随着先后行洞间掌子面纵向距离的增加,后行洞施工对先行洞的影响逐渐减少,当纵向间距达到30m(4.6倍洞跨)时,这种影响基本可以不予考虑。

摘要：针对国内水下隧道建设数量日益增多与技术难度越来越大的现状,在对国内外文献、实验水池及相关实验研究广泛调研的基础上,提出了水下隧道实验系统的功能要求,并对大型水下隧道实验技术与系统进行了全面的研究与设计。利用该实验系统,沉管、盾构、钻爆、悬浮等各种工法水下隧道模型实验均可开展,填补了目前国内实验水池只能进行沉管、悬浮工法模型实验的不足,可为解决国家重大、难点水下隧道工程的建设和行业内的主要技术瓶颈提供技术支撑和服务。

摘要：特大断面公路隧道由于跨度特大和扁平,加上施工期间诸多工序的相互影响、围岩的多次扰动等诸多因素,其受力条件极为复杂,在施工过程中,围岩极易发生失稳乃至坍塌。本文利用“公路隧道结构与围岩综合实验系统(CTSSSRH)”,对特大断面隧道在不同施工方法下的施工动态过程进行了物理模拟,研究了特大断面隧道围岩位移、变形等发展规律,提出了特大断面隧道合理的施工方法。

摘要：地下水作用下公路隧道衬砌结构耐久性与安全性问题突出,运营期间易发生衬砌渗漏、开裂和脱落等现象。为了更好地评价富水公路隧道抗水压衬砌结构的安全性,基于《公路隧道设计规范》相关条款开展荷载组合下衬砌截面强度验算,对衬砌外水压力进行了分级。在此基础上,基于荷载结构法采用数值模拟开展了不同断面大小、围岩级别和埋深条件下隧道衬砌结构安全系数随外水压力的变化规律研究,提出了隧道抗水压衬砌结构分级标准。基于外水压力分级和抗水压衬砌结构等级划分,提出了抗水压衬砌结构设计方法和衬砌结构安全评价方法,为相关工程提供参考。

摘要：岩溶地区公路隧道因受岩溶发育程度、岩溶位置等的影响,其施工力学响应与一般隧道存在较大区别。利用“公路隧道结构与围岩综合试验系统(CTSSSRH)”和有限元分析程序对岩溶地区公路隧道施工力学响应进行了一系列的大型相似模型试验和数值模拟研究,探讨了溶洞发育程度和位置对围岩施工力学响应的影响,总结了岩溶地区公路隧道围岩位移场、塑性区等的一些分布规律。

摘要：安全与节能问题是目前隧道照明的关注重点,实现低能耗高效能成为隧道照明设计的目标。通常来讲路面照度和亮度是评价照明效果的重要指标,但是相关规范仅仅指出路面照度和亮度与路面的材料、颜色有关,给出了两者的大致关系。通过照明软件DIALux进行数值模拟,计算分析了不同照明灯具光线分布对隧道照明指标的影响,得出在同样的光通量的情况下,灯具光线分布对路面照度和亮度的影响较大,同时对路面照度和亮度之间的关系影响也较为显著。研究可知当采用最佳配光曲线的灯具时可将路面亮度提高约46%,结论对分析隧道照明参数影响因素具有重要意义。

摘要：随着公路隧道数量和里程的增加,隧道运营过程中的照明将会消耗更巨大的电能,这是运营单位所承担的主要负担,如何有效的降低该能耗已经成为重要的问题。国内外专家学者对此作了大量研究,通常使照明灯具达到最好的照明效果是降低电能消耗的有效途径之一。采用DIALux照明仿真软件,分别建立隧道照明灯具两侧对称布置和交错布置模型,以洞内路面亮度、照度和均匀度满足交通安全要求为约束条件,分析了不同布灯形式和灯具不同照射角度情况对隧道内照明环境的影响,通过综合分析比较,得出当灯具交错布置、发光轴线与竖直面夹角为15°时的照明环境最好。

摘要：引水隧洞是农业、水利等工程领域重要的地下结构,确定合理的施工参数是保证隧洞施工安全的前提。该研究基于复变函数方法,考虑开挖卸荷和围岩-衬砌相互作用影响,推导了非均匀应力场下开挖后立即支护时衬砌与围岩光滑接触条件下应力与位移的解析解,并基于最大主应力准则建立隧洞施工参数优化目标函数,以两个不同算例分别设计了隧洞的开挖尺寸和衬砌的弹性模量。研究结果表明:围岩开挖边界引起的应力集中以及衬砌内部的应力分布均与隧洞开挖尺寸、内部水压力、原岩应力场中的水平侧压力系数、围岩与衬砌的物理力学参数等有关;当水平侧压力系数大于1.00时,衬砌内最大主应力值会随着隧洞开挖尺寸的增大而增大,甚至会在衬砌内壁0°和90°处附近出现拉应力;当水平侧压力系数小于1.00时,衬砌内最大主应力值会随着衬砌材料弹性模量的增大而增大。通过分析两个算例可知,合理限制隧洞开挖尺寸、适当增加衬砌内壁处的配筋率均有利于隧洞衬砌安全;采用高强度低弹性模量的混凝土配比用于衬砌,可提高衬砌的承载能力。研究结果可为相关工程中隧洞的开挖与支护参数设计等提供理论借鉴和参考。