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。
为探究影响季冻区隧道衬砌冻胀力各个因素的交互性及敏感性，依托承担冬奥会人员转运工作的延崇高速主线翠云山隧道，通过建立ANSYS数值模型，对冻胀率、冻融圈厚度、衬砌弹性模量等冻胀力影响因素进行了正交试验。研究结果表明：(1)考虑各个因素对冻胀力的影响时可只考虑其主效应。(2)融圈厚度、冻胀率、衬砌弹性模量、冻结围岩弹性模量以及未冻结围岩弹性模量均对冻胀力的影响较为显著；各因素敏感性排序为：冻结围岩弹性模量>冻胀率>未冻结围岩弹性模量>冻融圈厚度>衬砌弹性模量。(3)相比于原始参数，实验最优参数各部位冻胀力均有所减小且降幅均超过30%,最小降幅发生在拱顶为34.20%,并据此提出了控制冻胀力的措施，为河北地区季冻区隧道建设提供指导。
为探究影响季冻区隧道衬砌冻胀力各个因素的交互性及敏感性，依托承担冬奥会人员转运工作的延崇高速主线翠云山隧道，通过建立ANSYS数值模型，对冻胀率、冻融圈厚度、衬砌弹性模量等冻胀力影响因素进行了正交试验。研究结果表明：(1)考虑各个因素对冻胀力的影响时可只考虑其主效应。(2)融圈厚度、冻胀率、衬砌弹性模量、冻结围岩弹性模量以及未冻结围岩弹性模量均对冻胀力的影响较为显著；各因素敏感性排序为：冻结围岩弹性模量>冻胀率>未冻结围岩弹性模量>冻融圈厚度>衬砌弹性模量。(3)相比于原始参数，实验最优参数各部位冻胀力均有所减小且降幅均超过30%,最小降幅发生在拱顶为34.20%,并据此提出了控制冻胀力的措施，为河北地区季冻区隧道建设提供指导。
为探究影响季冻区隧道衬砌冻胀力各个因素的交互性及敏感性，依托承担冬奥会人员转运工作的延崇高速主线翠云山隧道，通过建立ANSYS数值模型，对冻胀率、冻融圈厚度、衬砌弹性模量等冻胀力影响因素进行了正交试验。研究结果表明：(1)考虑各个因素对冻胀力的影响时可只考虑其主效应。(2)融圈厚度、冻胀率、衬砌弹性模量、冻结围岩弹性模量以及未冻结围岩弹性模量均对冻胀力的影响较为显著；各因素敏感性排序为：冻结围岩弹性模量>冻胀率>未冻结围岩弹性模量>冻融圈厚度>衬砌弹性模量。(3)相比于原始参数，实验最优参数各部位冻胀力均有所减小且降幅均超过30%,最小降幅发生在拱顶为34.20%,并据此提出了控制冻胀力的措施，为河北地区季冻区隧道建设提供指导。
为了满足交通的便捷和时效性,我国修建在寒区的隧道工程越来越多。针对困扰季节性寒区隧道工程的冻害问题,以季冻区桦皮岭隧道为依托,开展寒区隧道保温层御寒保温技术研究。首先,开展现场环境温度和竖直钻孔隧道洞口段围岩温度场变化监测,获得计算模型所需精准温度荷载及地表活动层围岩温度场受影响范围;其次,建立基于Fluent流体计算软件的"围岩-衬砌-保温层-空气"气固耦合计算模型,并通过对比现场地勘资料验证计算模型的合理性;最后,对不同保温材质、不同铺设厚度和铺挂方式进行了对比分析。结果表明:围岩温度场随外界大气温度呈近似三角函数周期变化,但"滞后效应"明显;地表活动层围岩温度受影响范围约为8 m;设置保温层处内外温度存在"跳跃"现象,内外温差最高达8℃;硬质聚氨酯保温材料较聚酚醛泡沫塑料和泡沫玻璃御寒保温效果分别提高了近20.6%和80.9%;最优保温层厚度为5 cm,最优铺挂方式为衬砌内表面铺设。