混凝土作为水利与水电工程重要的构筑材料,在寒冷地区受到冻融循环作用,易诱发损伤和破坏,使结构性能劣化,影响结构功能的发挥和使用寿命。在对水工混凝土冻融病害案例进行统计阐述的基础上,重点从水工混凝土冻融理论、试验、数值仿真以及冻融损伤识别和冻融病害抑制与修复等方面,论述了水工混凝土冻融损伤的研究现状和存在的问题。认为今后应加强多损伤因素耦合作用下的水工混凝土多尺度冻融劣化机理研究,改进冻融试验方法,构建合适的水工混凝土冻融损伤本构模型,开发有效的三维跨尺度模型、计算方法和工具,高效实现对复杂环境下水工混凝土冻融损伤过程的精细数值模拟,以求从研究思路、方法到工程实践上形成完善的水工混凝土冻融防控理论。

隧道冻害与围岩中温度分布密切相关,因此掌握隧道围岩温度分布规律是防止隧道冻害的关键。以我国季节冻土区隧道建设发展为应用背景,依托于正在建设中的吉图珲高铁东兴膨胀岩隧道,结合东兴隧道特殊的工程地质与水文地质条件,在传统防冻方法基础上提出了一种改良的保温防冻新方法。通过监测施工期整个冻融循环过程中衬砌—围岩温度场,对比分析了传统防冻方法与改良防冻方法作用下围岩温度场的分布和变化规律。应用数值模拟方法,建立了东兴隧道衬砌—围岩温度场有限元模型,通过现场监测结果验证模型的有效性。进一步结合延吉地区东兴隧道当地气温预测运营期膨胀岩隧道围岩温度场分布,研究表明:运营期改良防冻方法比传统防冻方法具有更好的保温防寒作用。该研究可以作为季冻区隧道冻害防治措施的重要参考依据。

当今时期,由于我们国家西部冻土地区的高压传送电路工程正在大面积的铺开,与其工程建设紧密相连的基础建设冻土情况越来越受到人们的重视。怎样合理摆布好建设工地中存在的常年型冻土问题和传送电路的工程建设问题之间的关系,已构成如今传送电路工程建设中的重点问题之一。笔者在此重点针对常年型冻土地区传送电路工程建设中所面临的冻融性缺陷,以及应对策略展开了深入的研究及探讨。

吉林至图们至珲春高速铁路东兴隧道位于季节性冻土区,施工期地下水补给充足,水位接近地表,洞内涌水量较大,而且是在强~全风化膨胀岩场地进行CRD法施工,施工安全风险大,同时面临冻害预防问题。本文分析了工程施工难点与设计要点,通过采取提高掌子面稳定性、控制拱部整体下沉、防冻防水与预留施工缝三项技术措施,并坚持"管超前、短进尺、留核心、强拱脚、早封闭、勤量测"原则,显著控制了膨胀围岩的变形,避免了过大的支护压力。东兴隧道已经历了3个完整的冻融循环,隧道排水通畅,二衬混凝土未发生冻胀开裂现象,达到内实外美的预期效果。

以青藏高原鄂拉山隧道为例,分析高原冻土地区隧道洞口失稳风险,对失稳风险源进行辨识。建立风险因素判断、边仰坡滑塌风险因素权重判断、渗漏水风险因素权重判断、大变形风险因素权重判断、塌方冒顶风险因素权重判断和构造层次总排序判断矩阵。通过分析和计算,对洞口失稳风险因素权重进行排序,提出设计时应根据权重排序和风险因素重要性,采取防控措施。