寒区隧道冻害等级划分及防治技术研究

【摘要】： 寒区隧道冻害一直是工程界亟需解决的问题。本文在查阅国内外相关文献资料的基础上,根据典型隧道的现场实测数据,对不同类型的寒区隧道温度场分布规律进行了分析,采用室内试验的方法对寒区隧道喷射混凝土的冻融损伤劣化和冻融力学特性进行了研究,使用综合评判法对新建隧道抗冻设防等级进行了划分,引进T-S模糊故障树和事件树理论对既有隧道冻害程度等级进行了划分。针对新建隧道抗冻设防等级和既有隧道冻害程度等级,制定了相应的冻害预防措施和整治措施,并在具体工程中得到了成功应用。主要研究工作和成果如下： (1)对全多年冻土隧道、局部多年冻土隧道和非多年冻土隧道中典型隧道的实测数据进行了分析,归纳总结了不同类型隧道的温度场分布规律。 (2)采用室内试验的方法,根据喷射混凝土冻融循环试验结果,对喷射混凝土的抗冻耐久性进行研究。结果表明,冻融条件下喷射混凝土的相对耐久性指数很低,抗冻耐久性比普通混凝土更差。 (3)采用综合评判的方法,以最冷月平均气温、冻结深度、地下水的赋存与补给、地下水渗入隧道情况为评价指标,将新建隧道的抗冻设防等级划分为了5级。同时,引进空间插值理论中的Kriging法对隧道所处地区的气温进行了计算,便于寒区隧道抗冻设防等级的划分。 (4)根据T-S模糊故障树和事件树理论,建立了隧道冻害树和隧道冻害事件树。利用事件树分析法对结果事件等级划分的规范作用,将既有隧道冻害程度划分为了5级。 (5)针对新建隧道的抗冻设防等级和既有隧道的冻害程度等级,制定相应的冻害预防措施和冻害整治措施,并结合具体工程进行了应用。工程应用结果表明,隧道冻害等级划分方法可行,隧道冻害防治措施得当。