通过对青藏铁路沱沱河试验段2座试验涵洞进行地温现场监测和观测数据的分析,研究适合青藏高原特殊施工环境的涵洞施工工艺、最佳施工季节、施工对多年冻土的影响以及沿涵洞轴向多年冻土上限的变化特征。研究表明:涵洞施工选择在寒季且选用预制基础,对冻土的热扰动较小;受涵洞施工热扰动、路基填土储热以及涵洞过水等的影响,建涵初期涵洞下多年冻土地温升高,且有部分融化现象;由于涵洞的通风与遮阳作用,涵洞下多年冻土近地表地温的变化特征与天然地面下有明显的不同,涵内浅层地温对气温的响应比天然地面相应深度迟缓,浅层地温年波动幅度逐渐减小,尤其在夏季正温波动幅度明显减小,同时沿涵洞轴向不同部位地温变化特征也有所不同,涵身地基地温正温波动幅度小于进出口,而负温波动幅度大于进出口,与此相应,涵身冻土的人为上限一般也高于洞口,说明路基和涵洞具有保温隔热的作用。

青藏铁路风火山隧道现场实测气温和地温资料表明,施工期间隧道衬砌现浇混凝土水化热、冬季施工采取的保温措施以及其他人为活动,造成了该隧道围岩的多年冻土融化较多。考虑水分迁移和冰水相变耦合影响,根据瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程和质量迁移方程,应用伽辽金法推导出了有限元计算公式并编制了计算软件。运用该计算软件对风火山隧道施工期间冻土融化进行了回冻预测分析,分析表明,如果在不铺设保温材料的情况下,隧道的拱顶、左墙以及右墙 3 a 后基本上回冻,而仰拱底到了第 5 a 的 9月 30 日才回冻;如果在铺设了导热系数为 0.03 W/m·K 的保温材料情况下,拱顶 3 a 基本上回冻,左、右墙以及仰拱底到了第 5 a 的 9 月30 日才回冻,所以,保温材料对隧道围岩的回冻起着阻碍作用。在现场观测寒区隧道围岩的温度和应力时,必须考虑施工期间融化圈的影响,且观测时间要长一些,否则,测量的温度和应力与隧道稳定后的温度和应力有较大的差异。

青藏铁路昆仑山隧道现场实测气温和地温资料表明,施工期间隧道衬砌现浇混凝土水化热、冬季施工采取的保温措施以及其它人为活动,造成了该隧道围岩的多年冻土融化较多.考虑水分迁移和冰水相变耦合影响,根据瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程和质量迁移方程,应用伽辽金法推导出了有限元计算公式,在ANSYS计算软件的工作平台上开发了计算软件.运用该计算软件对昆仑山隧道施工期间的融化进行了回冻预测分析,结果表明:保温材料对昆仑山隧道的回冻起着阻碍作用.在现场观测寒区隧道围岩的温度和应力时,必须考虑施工期间的融化圈的影响,而观测时间要长一些,否则,测量的温度和应力与隧道稳定后的温度和应力将有较大的差异.