围岩保温是防治寒区隧道工程冻害发生的关键，主动保持围岩热平衡，对于寒区隧道冻害防控具有重要意义。提出相变蓄能主动式冻害防控新思路，基于相变载体构建寒区隧道围岩控温体系，建立载冷蓄热型相变材料(phase change materials PCMs),相场模型，推导相变载体固液相变的数学方程和PCMs最佳相变温度计算公式。按照相变潜热最大、相变持续时间最久的原则，研制适用于寒区隧道工程的PCMs材料，并开展载冷蓄热PCMs在冻融环境下热物性、耐久性和控温性测试，试验结果表明：(1)所研制的以正癸酸与正癸醇为组分的载冷蓄热型PCMs质量配比为55.39:107.38，相变潜热为231.17 J/g，在低温相变材料中蓄热性能较高。(2)开展载冷蓄热PCMs的温度巡检和差式扫描量热试验，其在冻融过程放热曲线和吸热曲线均为单峰型，表明在冻融环境中能形成良好共晶，蓄热性质稳定；且蓄热和放热持续时间长，具有明显的削峰和填谷效应，可以较好地延缓和降低寒区工程在低温环境中因冻胀和融化所产生的损伤。(3)所研制的PCMs经历300次相变循环后，官能团波数与透射率间的变化曲线和DSC曲线基本一致，相变温度最...
围岩保温是防治寒区隧道工程冻害发生的关键，主动保持围岩热平衡，对于寒区隧道冻害防控具有重要意义。提出相变蓄能主动式冻害防控新思路，基于相变载体构建寒区隧道围岩控温体系，建立载冷蓄热型相变材料(phase change materials PCMs),相场模型，推导相变载体固液相变的数学方程和PCMs最佳相变温度计算公式。按照相变潜热最大、相变持续时间最久的原则，研制适用于寒区隧道工程的PCMs材料，并开展载冷蓄热PCMs在冻融环境下热物性、耐久性和控温性测试，试验结果表明：(1)所研制的以正癸酸与正癸醇为组分的载冷蓄热型PCMs质量配比为55.39:107.38，相变潜热为231.17 J/g，在低温相变材料中蓄热性能较高。(2)开展载冷蓄热PCMs的温度巡检和差式扫描量热试验，其在冻融过程放热曲线和吸热曲线均为单峰型，表明在冻融环境中能形成良好共晶，蓄热性质稳定；且蓄热和放热持续时间长，具有明显的削峰和填谷效应，可以较好地延缓和降低寒区工程在低温环境中因冻胀和融化所产生的损伤。(3)所研制的PCMs经历300次相变循环后，官能团波数与透射率间的变化曲线和DSC曲线基本一致，相变温度最...
围岩保温是防治寒区隧道工程冻害发生的关键，主动保持围岩热平衡，对于寒区隧道冻害防控具有重要意义。提出相变蓄能主动式冻害防控新思路，基于相变载体构建寒区隧道围岩控温体系，建立载冷蓄热型相变材料(phase change materials PCMs),相场模型，推导相变载体固液相变的数学方程和PCMs最佳相变温度计算公式。按照相变潜热最大、相变持续时间最久的原则，研制适用于寒区隧道工程的PCMs材料，并开展载冷蓄热PCMs在冻融环境下热物性、耐久性和控温性测试，试验结果表明：(1)所研制的以正癸酸与正癸醇为组分的载冷蓄热型PCMs质量配比为55.39:107.38，相变潜热为231.17 J/g，在低温相变材料中蓄热性能较高。(2)开展载冷蓄热PCMs的温度巡检和差式扫描量热试验，其在冻融过程放热曲线和吸热曲线均为单峰型，表明在冻融环境中能形成良好共晶，蓄热性质稳定；且蓄热和放热持续时间长，具有明显的削峰和填谷效应，可以较好地延缓和降低寒区工程在低温环境中因冻胀和融化所产生的损伤。(3)所研制的PCMs经历300次相变循环后，官能团波数与透射率间的变化曲线和DSC曲线基本一致，相变温度最...
围岩保温是防治寒区隧道工程冻害发生的关键，主动保持围岩热平衡，对于寒区隧道冻害防控具有重要意义。提出相变蓄能主动式冻害防控新思路，基于相变载体构建寒区隧道围岩控温体系，建立载冷蓄热型相变材料（phase change materials, PCMs）的相场模型，推导相变载体固液相变的数学方程和PCMs最佳相变温度计算公式。按照相变潜热最大、相变持续时间最久的原则，研制适用于寒区隧道工程的PCMs材料，并开展载冷蓄热PCMs在冻融环境下热物性、耐久性和控温性测试，试验结果表明：（1）所研制的以正癸酸与正癸醇为组分的载冷蓄热型PCMs质量配比为55.39∶107.38，相变潜热为231.17 J/g，在低温相变材料中蓄热性能较高。（2）开展载冷蓄热PCMs的温度巡检和差式扫描量热试验，其在冻融过程中放热曲线和吸热曲线均为单峰型，表明在冻融环境中能形成良好共晶，蓄热性质稳定；且蓄热和放热持续时间长，具有明显的削峰和填谷效应，可以较好地延缓和降低寒区工程在低温环境中因冻胀和融化所产生的损伤。（3）所研制的PCMs经历300次相变循环后，FTIR曲线和DSC曲线基本一致，相变温度最大偏差为0.0...
炭质板岩是一种力学性质明显呈横观各向同性的岩体，其岩层倾角对力学性质具有重要影响。为研究高海拔寒区炭质板岩隧道围岩冻胀特性及冻胀力分布特征，依托G219线新藏公路黑恰隧道工程，采用不同层理倾角饱和炭质板岩单向冻结试验、不均匀冻胀力理论模型和围岩–结构冻胀特性原位测试等手段，探究炭质板岩的不均匀冻胀特性、隧道温度场和围岩冻胀力分布特征。研究表明：（1）单向冻结状态下，板岩不均匀冻胀系数随温度梯度的增大逐渐增大，层理结构对板岩不均匀冻胀性具有较强的调控作用，冻结方向与层理倾角越大，板岩的不均匀冻胀系数越大，不均匀冻胀性越强；（2）黑恰隧道施工期洞口段围岩冻融圈包络图呈现梨形，在拱脚处温度最低、冻结深度最大，最大冻深为2.97 m;(3)围岩–结构实测冻胀力在0.08～0.63 MPa范围，其中左拱脚处最大，左拱肩处最小；（4）在不均匀冻胀系数考虑冻结方向与板岩层理倾角关系的条件下，寒区隧道不均匀冻胀力理论计算值与实测值吻合较好，表征了横观各向同性围岩的不均匀冻胀特征，可为寒区横观各向同性围岩隧道冻害高风险部位防冻设计提供参考。
炭质板岩是一种力学性质明显呈横观各向同性的岩体，其岩层倾角对力学性质具有重要影响。为研究高海拔寒区炭质板岩隧道围岩冻胀特性及冻胀力分布特征，依托G219线新藏公路黑恰隧道工程，采用不同层理倾角饱和炭质板岩单向冻结试验、不均匀冻胀力理论模型和围岩–结构冻胀特性原位测试等手段，探究炭质板岩的不均匀冻胀特性、隧道温度场和围岩冻胀力分布特征。研究表明：（1）单向冻结状态下，板岩不均匀冻胀系数随温度梯度的增大逐渐增大，层理结构对板岩不均匀冻胀性具有较强的调控作用，冻结方向与层理倾角越大，板岩的不均匀冻胀系数越大，不均匀冻胀性越强；（2）黑恰隧道施工期洞口段围岩冻融圈包络图呈现梨形，在拱脚处温度最低、冻结深度最大，最大冻深为2.97 m;(3)围岩–结构实测冻胀力在0.08～0.63 MPa范围，其中左拱脚处最大，左拱肩处最小；（4）在不均匀冻胀系数考虑冻结方向与板岩层理倾角关系的条件下，寒区隧道不均匀冻胀力理论计算值与实测值吻合较好，表征了横观各向同性围岩的不均匀冻胀特征，可为寒区横观各向同性围岩隧道冻害高风险部位防冻设计提供参考。
炭质板岩是一种力学性质明显呈横观各向同性的岩体，其岩层倾角对力学性质具有重要影响。为研究高海拔寒区炭质板岩隧道围岩冻胀特性及冻胀力分布特征，依托G219线新藏公路黑恰隧道工程，采用不同层理倾角饱和炭质板岩单向冻结试验、不均匀冻胀力理论模型和围岩–结构冻胀特性原位测试等手段，探究炭质板岩的不均匀冻胀特性、隧道温度场和围岩冻胀力分布特征。研究表明：（1）单向冻结状态下，板岩不均匀冻胀系数随温度梯度的增大逐渐增大，层理结构对板岩不均匀冻胀性具有较强的调控作用，冻结方向与层理倾角越大，板岩的不均匀冻胀系数越大，不均匀冻胀性越强；（2）黑恰隧道施工期洞口段围岩冻融圈包络图呈现梨形，在拱脚处温度最低、冻结深度最大，最大冻深为2.97 m;(3)围岩–结构实测冻胀力在0.08～0.63 MPa范围，其中左拱脚处最大，左拱肩处最小；（4）在不均匀冻胀系数考虑冻结方向与板岩层理倾角关系的条件下，寒区隧道不均匀冻胀力理论计算值与实测值吻合较好，表征了横观各向同性围岩的不均匀冻胀特征，可为寒区横观各向同性围岩隧道冻害高风险部位防冻设计提供参考。
炭质板岩是一种力学性质明显呈横观各向同性的岩体，其岩层倾角对力学性质具有重要影响。为研究高海拔寒区炭质板岩隧道围岩冻胀特性及冻胀力分布特征，依托G219线新藏公路黑恰隧道工程，采用不同层理倾角饱和炭质板岩单向冻结试验、不均匀冻胀力理论模型和围岩–结构冻胀特性原位测试等手段，探究炭质板岩的不均匀冻胀特性、隧道温度场和围岩冻胀力分布特征。研究表明：（1）单向冻结状态下，板岩不均匀冻胀系数随温度梯度的增大逐渐增大，层理结构对板岩不均匀冻胀性具有较强的调控作用，冻结方向与层理倾角越大，板岩的不均匀冻胀系数越大，不均匀冻胀性越强；（2）黑恰隧道施工期洞口段围岩冻融圈包络图呈现梨形，在拱脚处温度最低、冻结深度最大，最大冻深为2.97 m;(3)围岩–结构实测冻胀力在0.08～0.63 MPa范围，其中左拱脚处最大，左拱肩处最小；（4）在不均匀冻胀系数考虑冻结方向与板岩层理倾角关系的条件下，寒区隧道不均匀冻胀力理论计算值与实测值吻合较好，表征了横观各向同性围岩的不均匀冻胀特征，可为寒区横观各向同性围岩隧道冻害高风险部位防冻设计提供参考。
已建寒区隧道大多冻害频发，衬砌冻胀开裂严重，隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。冻融圈整体冻胀模型是应用最广的冻胀力计算模型，对寒区隧道设计至关重要。本文首先浅析冻结围岩的力学状态和强度理论，从弹性与弹塑性角度探讨冻融圈整体冻胀物理模型，并总结均匀冻胀和不均匀冻胀假定下的冻胀力弹性计算模型与弹塑性计算模型；阐明不同冻胀变形假定下冻胀力弹性计算模型的计算思路及求解方法，分析弹性与弹塑性冻胀力计算模型的联系，并归纳不均匀冻胀假定下各冻胀因素的表达方式。在总结现有研究的基础上，探讨寒区隧道冻胀力计算模型进一步的研究方向，以期为寒区隧道工程施工设计提供参考。
已建寒区隧道大多冻害频发，衬砌冻胀开裂严重，隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。冻融圈整体冻胀模型是应用最广的冻胀力计算模型，对寒区隧道设计至关重要。本文首先浅析冻结围岩的力学状态和强度理论，从弹性与弹塑性角度探讨冻融圈整体冻胀物理模型，并总结均匀冻胀和不均匀冻胀假定下的冻胀力弹性计算模型与弹塑性计算模型；阐明不同冻胀变形假定下冻胀力弹性计算模型的计算思路及求解方法，分析弹性与弹塑性冻胀力计算模型的联系，并归纳不均匀冻胀假定下各冻胀因素的表达方式。在总结现有研究的基础上，探讨寒区隧道冻胀力计算模型进一步的研究方向，以期为寒区隧道工程施工设计提供参考。