摘要：高地温隧道(28℃以上)在钻爆法开挖后,新形成的掌子面与原掌子面间有一段裸露的岩石区域需要进行初衬喷射混凝土以确保结构安全,然而,高温环境会对喷射混凝土的水化反应和力学性能产生显著影响,可能导致喷射混凝土损伤和开裂。为探究高地温隧道环境中早龄期喷射混凝土的力学性能,基于某高地温隧道的现场环境设计室内试验,将喷射混凝土试件分别置于20℃和38℃的温度场中养护24h和72h,以模拟和对比分析高地温和常温环境喷射混凝土力学性能。通过单轴压缩试验,评估了喷射混凝土在不同温度和养护时间下的力学性能,并模拟了喷射混凝土的单轴压缩破坏过程。研究结果表明,38℃养护显著提高了早龄期喷射混凝土的抗压强度,延长养护时间有助于提升喷射混凝土的力学性能,数值模拟结果与试验结果十分接近。研究可为38℃及以下隧道环境中喷射混凝土的施工提供科学依据,对于优化施工工艺和提高隧道工程安全性具有重要意义。

摘要：研究目的:拟建川藏铁路的部分隧道工程施工过程中预计会遇到高地温(达30℃～80℃),高岩温将会给隧道工程的建设带来极大的挑战。本文拟通过衬砌外表面边界条件设定为固定温度约束(温度区间为30℃～80℃),利用ANSYS有限元软件建立三维荷载-结构模型,通过温度场和应力场的耦合,研究不同地温下、不同龄期的Ⅳ级围岩混凝土二次衬砌与Ⅴ级围岩钢筋混凝土二次衬砌受力特性,分析与评价其安全性,从而提出相应的工程应对措施。研究结论:(1)随着地温升高,隧道二次衬砌各个部位的安全系数呈下降趋势,特别是当地温从30℃升为50℃时,衬砌安全系数显著下降;(2)地温高于60℃时,Ⅳ级围岩隧道混凝土衬砌安全系数将不满足设计规范要求;(3)地温为80℃时,Ⅴ级围岩钢筋混凝土二次衬砌最小安全系数临近设计规范要求极值,位于衬砌墙脚附近;(4)地温超过60℃时,需设置隔热复合式衬砌;(5)本研究结论可为高温隧道的设计与施工提供参考。

摘要：为了解决高地温隧道施工环境的热害难题,研究冰块辅助手段降温效果并确定其设计参数,以成昆铁路保安营隧道工程为依托,采用现场实测数据验证的数值模型就不同冰块形状和布置方式对高地温隧道中不同截面位置温度场分布影响问题进行了深入分析。研究表明:与纯机械通风对比,加以冰块辅助后各截面气温显著降低且各截面温度差距显著减小;立墙式冰块双侧布置降温速度最快,立墙形状比立方体形状快约20%,双侧布置比单侧布置快约15%;冰块用量相同条件下,通风30 min后隧道气温与其形状和布置方式关联性不大,冰块起到的作用主要为冷却被围岩加热后的新鲜风并维持其温度,隧道气温主要由通风温度决定。

摘要：为解决高地温隧道衬砌结构受力特性不明晰问题,以川藏线桑珠岭超高地温隧道为工程依托,采用现场试验和热-力耦合数值计算手段,研究二次衬砌在高地温环境下的力学特性和安全特性,提出高地温隧道荷载设计方法。结果表明:高地温隧道二次衬砌施作后10 d内应力变化较大,20 d后趋于稳定;最大拉应力位于拱顶处,最大压应力出现在边墙处;高地温隧道荷载修正系数可表示为围岩初始温度的多项式关系;衬砌内外侧压应力均随围岩温度升高呈现出增大趋势,但各点增大速率存在一定的差异,拉应力值随温度呈波动增长;最小安全系数出现在拱顶,随围岩温度的升高而降低,当温度高于60℃时,存在被破坏的可能性;二次衬砌最大裂缝宽度位于拱顶处,随着温度升高,裂缝宽度增大。

摘要：对高地温隧道施工期环境温度分布展开实地调研,在量化隧道内热源后建立高地温隧道独头通风三维数值模型,并通过监测数据与模拟结果验证了模型可靠性,进而展开隧道环境温度分布特征及通风参数优化研究,结果表明:(1)隧道沿程环境温度分布可分为2个区段,掌子面20 m范围内呈骤增再降低趋势,掌子面20 m后至洞口段随入口风温降低或风量增大呈现出先增大后降低再持续增大趋势;(2)入口风温降低使隧道环境温度峰值呈线性降低特征,风量增大使隧道环境温度峰值呈二次函数降低特征,表明入口风温较风量对隧道环境温度峰值影响更显著;(3)利用多元函数建立风量-风温因素耦合的隧道环境温度预测模型,表明当入口风温≤15℃时,风量>40 m^(3)/s即可满足隧道环境施工要求,入口风温高于20℃,需要额外采取其他降温措施。

摘要：解决高地温隧道热害问题的前提是掌握隧道结构与高温围岩及隧道内空气间的传热规律。根据能量守恒定律,建立隧道空气-隧道衬砌-高温围岩的二维非稳态传热有限差分方程,分析季节性风温、不同程度高地温和铺设隔热层等对高地温隧道传热的影响。得到了隧道开挖后,围岩温度随自然风变化的规律、调热圈厚度变化规律和隔热层厚度对高地温隧道降温的影响等结果。研究所得结论可为高地温隧道施工及运营过程中的降温技术提供理论依据。

摘要：为获得适用于高地温隧道的支护特征曲线,依托某隧道,模拟高地温环境,通过材料组配设计、室内试验等手段,对喷射混凝土耐热性能进行研究。结果表明:配合比为0.45,使用无碱速凝剂、单掺20%矿粉的喷射混凝土,在35℃养护下性能较好。与标准养护条件相比,28 d抗压强度提高了10%,劈拉强度提高了14%。对岩石表面湿润后的干热环境下,其与岩石的黏结强度较高,较标准条件下,强度提高了44%。单掺矿粉替代水泥可降低水化热,在高温环境中能略微提升混凝土的各项性能。喷射混凝土具有明显的时变特性,考虑其时变特性可有助于合理支护时机的选取。研究成果有助于解决高地温隧道的热害问题,亦可为工程中相似热害环境支护问题提供参考。

摘要：针对高地温隧道施工期温度场受多种因素影响、演化机制复杂的问题,首先,通过现场调研获取某隧道围岩温度、环境温度及风速的分布特征,并基于室内试验探究不同温度下围岩、初期支护及二次衬砌材料热物性参数的变化规律;其次,建立相应的非稳态数学模型并应用于COMSOL数值仿真软件计算,探究高地温隧道开挖—初期支护—二次衬砌施工全过程的温度场演化规律;最后,利用多元函数回归分析方法,构建施工期初期支护和二次衬砌温度最大值的预测模型。研究结果表明:1)随着隧道内温度的升高,围岩的热扩散系数显著呈现二次函数递减趋势,比热容呈二次函数递增,导热系数表现为上凹型二次函数下降趋势。2)初期支护和二次衬砌材料的热扩散系数同样遵循二次函数降低规律,比热容随温度升高先增后减,表明材料热储能特性的非线性变化。3)以隧道初期支护和二次衬砌内的最高温度为特征点分析发现,围岩温度和隧道环境温度的升高导致初期支护和二次衬砌内最高温度呈线性增加,回风速度的增大可有效促使温度呈先快后慢的下降趋势。

摘要：为解决高地温隧道施工过程中的高温作业环境问题,提高施工人员舒适度和生产效率,以兰渝铁路化马隧道为研究对象,通过现场监测、数值模拟和现场实践相结合的方法,研究分析了高地温隧道的形成及施工影响,并对热害防治技术进行了相关研究,确定了隧道隔热层最佳厚度50 mm,并采用“双通风管道通风+掌子面冰块降温”的降温技术,现场应用良好,隧道内温度满足施工要求,确保高地温隧道施工的安全性和效率。研究结果可为高地温隧道的通风隔热设计与施工提供依据。

摘要：高温病害问题尤为突出,成为长大深埋越岭隧道建设过程中常见的技术难点。因此,以建(个)元高速尼格隧道为工程依托,基于现场监测数据,探明洞内气温和围岩温度场演变规律,分析隧道支护结构在高地温环境下的力学特性和安全特性。研究结果表明:①洞内气温时态曲线具有稳定和降温阶段,围岩温度则经历自然衰减期—稳定期—降温期;②洞内气温由出口至进口沿隧洞纵向呈缓慢升温—迅速降温变化,岩温随深度增加以抛物线形式增加;③基于混凝土应变计监测数据,验算二次衬砌安全性,计算结果合理准确,二次衬砌稳定且具有良好的安全储备,高地温控制理念正确,控制方法合理。