季冻区隧道在非等压应力作用下，由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害，为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明，寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融循环劣化引起的弹性模量和冻胀率的改变，依据围岩的不均匀冻胀特性，引入隧道温度场所形成的冻胀率径向梯度。采用复变函数映射双向非等压应力边界条件，进而提出一种季冻区非等压隧道的双重不均匀冻胀解析方法。将本文模型暂时退化后，得到了工程实例和现有理论的有效验证。参数分析表明：引入冻胀率梯度使得季冻区隧道的应力明显减小，且非等压应力作用下隧道在不同方位角的应力变化速率存在差异。随围岩不均匀冻胀特性的增强，引入冻胀率梯度所导致的隧道应力降低逐渐显著。随侧压力的增大，隧道的径向应力和环向应力提高，而隧道应力的峰值和变化速率在不同方位角的差异逐渐减小，且对隧道冻胀力的影响较小。冻融循环下，隧道在不同方位角的应力分布差异和应力变化速率大致相同，但引起的围岩劣化会导致隧道应力的增大，且隧道应力的增长幅度随冻融循环次数的增加而明显。研究成果可为季冻区非等压隧道的应力评估和抗冻设计提供理论指导。

季冻区隧道在非等压应力作用下，由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害，为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明，寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融循环劣化引起的弹性模量和冻胀率的改变，依据围岩的不均匀冻胀特性，引入隧道温度场所形成的冻胀率径向梯度。采用复变函数映射双向非等压应力边界条件，进而提出一种季冻区非等压隧道的双重不均匀冻胀解析方法。将本文模型暂时退化后，得到了工程实例和现有理论的有效验证。参数分析表明：引入冻胀率梯度使得季冻区隧道的应力明显减小，且非等压应力作用下隧道在不同方位角的应力变化速率存在差异。随围岩不均匀冻胀特性的增强，引入冻胀率梯度所导致的隧道应力降低逐渐显著。随侧压力的增大，隧道的径向应力和环向应力提高，而隧道应力的峰值和变化速率在不同方位角的差异逐渐减小，且对隧道冻胀力的影响较小。冻融循环下，隧道在不同方位角的应力分布差异和应力变化速率大致相同，但引起的围岩劣化会导致隧道应力的增大，且隧道应力的增长幅度随冻融循环次数的增加而明显。研究成果可为季冻区非等压隧道的应力评估和抗冻设计提供理论指导。

季冻区隧道在非等压应力作用下，由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害，为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明，寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融循环劣化引起的弹性模量和冻胀率的改变，依据围岩的不均匀冻胀特性，引入隧道温度场所形成的冻胀率径向梯度。采用复变函数映射双向非等压应力边界条件，进而提出一种季冻区非等压隧道的双重不均匀冻胀解析方法。将本文模型暂时退化后，得到了工程实例和现有理论的有效验证。参数分析表明：引入冻胀率梯度使得季冻区隧道的应力明显减小，且非等压应力作用下隧道在不同方位角的应力变化速率存在差异。随围岩不均匀冻胀特性的增强，引入冻胀率梯度所导致的隧道应力降低逐渐显著。随侧压力的增大，隧道的径向应力和环向应力提高，而隧道应力的峰值和变化速率在不同方位角的差异逐渐减小，且对隧道冻胀力的影响较小。冻融循环下，隧道在不同方位角的应力分布差异和应力变化速率大致相同，但引起的围岩劣化会导致隧道应力的增大，且隧道应力的增长幅度随冻融循环次数的增加而明显。研究成果可为季冻区非等压隧道的应力评估和抗冻设计提供理论指导。

为综合研究冻融循环和非静水压力共同作用下寒区隧道应力分布的规律,考虑寒区隧道冻结围岩的不均匀冻胀特性和冻融循环对围岩力学性能的影响,基于复变函数方法,建立非静水压力作用下寒区隧道冻融圈整体冻胀模型,推导非静水压力作用下寒区隧道应力的弹性解答,对所得解进行对比验证和参数分析,讨论冻融循环次数、不均匀冻胀系数、侧压力系数、冻胀率等因素对寒区隧道应力的影响规律。结果表明:1)冻胀力随冻融循环次数、不均匀冻胀系数的增加分别增大了89%、26.7%。2)侧压力系数λ对冻胀力有着显著影响,当λ≥1时,冻胀力随方位角的增大而增加;当λ<1时,冻胀力随方位角的增加而减小。3)4种体积冻胀率参数中对冻胀力影响最大的是水热迁移系数,可使冻胀力增大36.4%。

为综合研究冻融循环和非静水压力共同作用下寒区隧道应力分布的规律,考虑寒区隧道冻结围岩的不均匀冻胀特性和冻融循环对围岩力学性能的影响,基于复变函数方法,建立非静水压力作用下寒区隧道冻融圈整体冻胀模型,推导非静水压力作用下寒区隧道应力的弹性解答,对所得解进行对比验证和参数分析,讨论冻融循环次数、不均匀冻胀系数、侧压力系数、冻胀率等因素对寒区隧道应力的影响规律。结果表明:1)冻胀力随冻融循环次数、不均匀冻胀系数的增加分别增大了89%、26.7%。2)侧压力系数λ对冻胀力有着显著影响,当λ≥1时,冻胀力随方位角的增大而增加;当λ<1时,冻胀力随方位角的增加而减小。3)4种体积冻胀率参数中对冻胀力影响最大的是水热迁移系数,可使冻胀力增大36.4%。

为综合研究冻融循环和非静水压力共同作用下寒区隧道应力分布的规律,考虑寒区隧道冻结围岩的不均匀冻胀特性和冻融循环对围岩力学性能的影响,基于复变函数方法,建立非静水压力作用下寒区隧道冻融圈整体冻胀模型,推导非静水压力作用下寒区隧道应力的弹性解答,对所得解进行对比验证和参数分析,讨论冻融循环次数、不均匀冻胀系数、侧压力系数、冻胀率等因素对寒区隧道应力的影响规律。结果表明:1)冻胀力随冻融循环次数、不均匀冻胀系数的增加分别增大了89%、26.7%。2)侧压力系数λ对冻胀力有着显著影响,当λ≥1时,冻胀力随方位角的增大而增加;当λ<1时,冻胀力随方位角的增加而减小。3)4种体积冻胀率参数中对冻胀力影响最大的是水热迁移系数,可使冻胀力增大36.4%。

选择合理的屈服准则分析寒区隧道弹塑性解能为寒区隧道稳定性分析提供理论基础。为此，结合Mohr-Coulomb准则(即M-C准则)和外接圆Drucker-Prager准则(即D-P准则)分析得到考虑中间主应力效应的统一强度准则，建立寒区隧道弹塑性力学计算模型，基于线性非关联准则推导得出考虑围岩不均匀冻胀特性的寒区隧道应力场及位移场的弹塑性统一解，并对所得统一解答式进行算例及参数分析。研究表明：采用M-C准则计算偏于保守，而利用外接圆D-P准则计算偏于危险，考虑中间主应力效应能充分发挥围岩承载潜能，有效缩小塑性半径，缓解衬砌冻胀变形；统一强度理论参数b保持常数时，初始地应力、衬砌强度、不均匀冻胀系数及围岩体积冻胀率等参数的变化对寒区隧道应力及塑性半径变化影响显著。该研究成果可丰富寒区隧道工程设计理论。

选择合理的屈服准则分析寒区隧道弹塑性解能为寒区隧道稳定性分析提供理论基础。为此，结合Mohr-Coulomb准则(即M-C准则)和外接圆Drucker-Prager准则(即D-P准则)分析得到考虑中间主应力效应的统一强度准则，建立寒区隧道弹塑性力学计算模型，基于线性非关联准则推导得出考虑围岩不均匀冻胀特性的寒区隧道应力场及位移场的弹塑性统一解，并对所得统一解答式进行算例及参数分析。研究表明：采用M-C准则计算偏于保守，而利用外接圆D-P准则计算偏于危险，考虑中间主应力效应能充分发挥围岩承载潜能，有效缩小塑性半径，缓解衬砌冻胀变形；统一强度理论参数b保持常数时，初始地应力、衬砌强度、不均匀冻胀系数及围岩体积冻胀率等参数的变化对寒区隧道应力及塑性半径变化影响显著。该研究成果可丰富寒区隧道工程设计理论。

选择合理的屈服准则分析寒区隧道弹塑性解能为寒区隧道稳定性分析提供理论基础。为此，结合Mohr-Coulomb准则(即M-C准则)和外接圆Drucker-Prager准则(即D-P准则)分析得到考虑中间主应力效应的统一强度准则，建立寒区隧道弹塑性力学计算模型，基于线性非关联准则推导得出考虑围岩不均匀冻胀特性的寒区隧道应力场及位移场的弹塑性统一解，并对所得统一解答式进行算例及参数分析。研究表明：采用M-C准则计算偏于保守，而利用外接圆D-P准则计算偏于危险，考虑中间主应力效应能充分发挥围岩承载潜能，有效缩小塑性半径，缓解衬砌冻胀变形；统一强度理论参数b保持常数时，初始地应力、衬砌强度、不均匀冻胀系数及围岩体积冻胀率等参数的变化对寒区隧道应力及塑性半径变化影响显著。该研究成果可丰富寒区隧道工程设计理论。

寒区隧道弹塑性解的分析能为寒区隧道稳定性研究提供依据。为此,考虑围岩不均匀冻胀特性建立弹塑性损伤力学计算模型,基于统一强度理论求解得到寒区隧道弹塑性应力场和位移场统一解,并对所得解进行验证和参数分析。结果表明:忽略围岩塑性损伤及体积冻胀率的寒区隧道弹塑性解偏于保守;考虑不均匀冻胀特性能准确地反映寒区隧道围岩的真实冻胀程度;考虑中间主应力效应能有效发挥冻结围岩的承载潜能;损伤程度比值λ/E_f、体积冻胀率ξV、不均匀冻胀系数k、统一强度理论参数b、初始地应力p0以及位移释放系数η等参数对衬砌上径向应力σ_f和塑性半径rp影响显著,应合理考虑不同参数在寒区隧道工程中的影响。该研究成果可为寒区隧道工程设计提供理论参考。