寒区铁路隧道冻害问题不仅威胁到隧道结构的稳定,同时给铁路安全运营带来巨大的安全隐患,其一直是寒区隧道工程的难点和研究热点,工程界迫切需要可靠、高效的防寒抗冻工程技术措施。首先,调研了我国寒区铁路隧道的建设及运营情况,总结分析了常见的隧道冻害现象,包括衬砌开裂掉块、拱顶挂冰、道床积冰、排水系统冻结等。然后,针对当前寒区隧道缺乏隧道温度场时空分布预测方法、隧道冻害机制和演化规律不清晰、防寒抗冻设计方法与治理技术不成熟这3个技术难点,对已取得的研究成果进行总结和讨论,相关成果如下:1)研发了寒区隧道室内试验系统,结合大量的温度场相关实测数据,探明了温度场时空分布规律,建立了温度场预测方法; 2)研发了渗流试验设备,揭示了冻害产生的链发式机制,查明了排水系统冻结规律与冻融响应机制;3)建立了寒区铁路隧道抗冻防寒设计标准,形成了隧道冻害综合防控体系。最后,展望了我国寒区铁路隧道防寒抗冻研究在防寒保温材料、主动保温系统、温度场规律预测等方面进一步深化研究的方向。

寒区铁路隧道冻害问题不仅威胁到隧道结构的稳定,同时给铁路安全运营带来巨大的安全隐患,其一直是寒区隧道工程的难点和研究热点,工程界迫切需要可靠、高效的防寒抗冻工程技术措施。首先,调研了我国寒区铁路隧道的建设及运营情况,总结分析了常见的隧道冻害现象,包括衬砌开裂掉块、拱顶挂冰、道床积冰、排水系统冻结等。然后,针对当前寒区隧道缺乏隧道温度场时空分布预测方法、隧道冻害机制和演化规律不清晰、防寒抗冻设计方法与治理技术不成熟这3个技术难点,对已取得的研究成果进行总结和讨论,相关成果如下:1)研发了寒区隧道室内试验系统,结合大量的温度场相关实测数据,探明了温度场时空分布规律,建立了温度场预测方法; 2)研发了渗流试验设备,揭示了冻害产生的链发式机制,查明了排水系统冻结规律与冻融响应机制;3)建立了寒区铁路隧道抗冻防寒设计标准,形成了隧道冻害综合防控体系。最后,展望了我国寒区铁路隧道防寒抗冻研究在防寒保温材料、主动保温系统、温度场规律预测等方面进一步深化研究的方向。

首先,回顾我国不同时期典型寒区山岭交通隧道的气象条件、建设与运营期冻害现象及防治技术,展现我国寒区山岭交通隧道防冻技术的发展历程;其次,梳理寒区山岭交通隧道冻害发生的影响因素,从现场测试和耦合理论研究2个方面总结目前国内寒区山岭交通隧道温度场时空分布规律研究现状,分析列车活塞风和自然风对寒区铁路隧道温度场的不同影响,得出寒区铁路隧道温度场的分布规律;然后,从微观、细观和宏观层面深入论述土体、岩体和混凝土在水冰相变和水分渗透、迁移条件下发生的冻害损伤机制及研究现状,得出冻害防治应遵循减少地下水和控制洞内温度场2大技术原则和采取主动与被动2类冻害防治措施的结论;最后,展望我国寒区山岭交通隧道防冻技术在温度场规律、冻害机制、短周期冻融、防冻材料和清洁能源利用研究等方面的发展方向。

首先,回顾我国不同时期典型寒区山岭交通隧道的气象条件、建设与运营期冻害现象及防治技术,展现我国寒区山岭交通隧道防冻技术的发展历程;其次,梳理寒区山岭交通隧道冻害发生的影响因素,从现场测试和耦合理论研究2个方面总结目前国内寒区山岭交通隧道温度场时空分布规律研究现状,分析列车活塞风和自然风对寒区铁路隧道温度场的不同影响,得出寒区铁路隧道温度场的分布规律;然后,从微观、细观和宏观层面深入论述土体、岩体和混凝土在水冰相变和水分渗透、迁移条件下发生的冻害损伤机制及研究现状,得出冻害防治应遵循减少地下水和控制洞内温度场2大技术原则和采取主动与被动2类冻害防治措施的结论;最后,展望我国寒区山岭交通隧道防冻技术在温度场规律、冻害机制、短周期冻融、防冻材料和清洁能源利用研究等方面的发展方向。