高原寒区隧道建设技术

**章青藏高原典型铁路隧道工程概况与特点 **节隧道工程概况 一、风火山隧道 二、祁连山隧道 三、大梁隧道 第二节高原环境特征 一、风火山地区 二、祁连山和大梁地区环境特征 三、气候状况及降雨量 四、生态环境及保护要求 第三节高原地质特征 一、风火山隧道工程地质及水文地质 二、祁连山隧道工程地质及水文地质 三、大梁隧道工程地质及水文地质 第四节隧道工程特点 一、自然条件恶劣 二、环境保护 三、冻土隧道施工技术 四、隧道长距离穿越碎屑流地层 五、极高地应力软岩隧道大变形 六、穿越高压富水软硬结合段落长，施工过程突水涌泥 七、高海拔隧道冻害问题严重，防止冻害发生难度极大 第二章寒区隧道洞内环境温度场分析 **节寒区隧道洞内空气流体力学和传热学理论基础 一、流体力学基本概念及性质 二、隧道空气动力学基本方程 三、围岩传热学理论 四、寒区隧道内空气与围岩对流换热耦合控制方程 五、Fluent求解寒区隧道内导热与对流换热耦合问题 第二节寒区运营隧道洞内温度场计算分析 一、计算模型及相关参数 二、自然风速影响因素分析 三、洞外环境气温影响因素分析 四、洞外环境气温与自然风速综合影响因素分析 五、围岩温度（地温）影响因素分析 第三节寒区隧道围岩温度场分析 一、计算模型的建立 二、 边界条件及计算参数的设置 三、自然风速计算结果及分析 四、洞外环境平均气温计算结果及分析 五、围岩初始温度计算结果及分析 第四节祁连山隧道洞内空气及围岩温度场计算分析 一、祁连山隧道现场温度实测 二、祁连山隧道洞内空气及围岩温度场分析 三、小结 第三章风火山隧道冻土围岩保护技术 **节隧道供热保温与控制系统 一、寒季洞内供热风温估算和供热系统加热量计算 二、 高海拔高寒区隧道专用通风/空调一体化机组的研制 三、供热通风系统的控制 四、洞内施工防寒保温技术 第二节冻土围岩融化圈深度对隧道稳定性影响分析 一、隧道稳定性分析方法 二、计算结果与分析 三、洞内外环境与岩面温度测试分析 第四章祁连山隧道碎屑流形成机理及稳定性控制技术 **节碎屑流工程特征与形成机理 一、碎屑流定义 二、碎屑流工程特征 三、碎屑流形成机理分析 第二节隧道穿越碎屑流稳定性控制技术 一、碎屑体超前预报 二、掌子面封堵 三、超前高位泄水 四、超前支护 五、初期支护 六、小结 第五章大梁隧道高地应力薄层板岩隧道大变形控制技术 **节薄层板岩工程特性 一、地质概况 二、围岩物理力学性质 三、地应力 四、软岩变形特性 第二节高地应力板岩隧道大变形机理及分级 一、隧道大变形机理 二、隧道大变形的分级方法 三、大梁隧道大变形等级的划分 第三节支护参数及预留变形量 一、现场试验 二、极高地应力变形的统计分析 三、预留变形量 第四节薄层板岩隧道施工锚杆作用效果 一、现场测试 二、锚杆控制变形数值模拟分析 三、锚杆作用效果分析 第五节薄层板岩隧道格栅与型钢作用效果 一、现场试验方案设计 二、试验结果 三、型钢与格栅支护效果对比分析 第六节薄层板岩隧道施工变形辅助控制技术措施 一、大拱脚 二、长锁脚锚管 三、钢腰带 四、湿喷混凝土施工技术 五、仰拱换填 第七节小结 第六章富水断层及软硬岩接触带隧道突水涌泥防治技术 **节隧道施工突水涌泥灾害情况 一、**次突水涌泥 二、第二次突水涌泥 三、第三次突水涌泥 第二节突水涌泥灾害特征和原因分析 一、灾害特征 二、灾害原因分析 第三节防治技术 一、预报技术 二、预警系统 三、综合治理技术 第四节小结 第七章严寒地区富水隧道冻害防治技术 **节国内外寒区隧道冻害调研及冻害程度划分 一、国内寒区隧道综合防冻害措施研究 二、国外寒区隧道综合防冻害措施研究 三、国内寒区隧道冻害调研 四、寒区隧道分区 五、国内寒区隧道冻害类型及成因分析 六、 寒区隧道保温排水技术分析 第二节隧道保温段长度分析 一、寒区长大隧道洞内温度实测与分析 二、不同影响因素条件下围岩温度场变化规律 第三节隧道保温层厚度分析 一、极端气温条件下保温层适用范围 二、不同气温和地温条件下无保温层温度场分布规律 三、不同气温和地温条件下有保温层温度场分布规律 第四节防冻胀内置式保温衬砌结构 一、内置式保温衬砌结构形式与参数 二、内置式保温衬砌施工 三、运营阶段出现的冻害情况 第五节防排水及防冻害技术 一、祁连山隧道、大梁隧道施工中涌水情况 二、隧道施工阶段的防排水 三、严寒地区隧道主要防排水措施设计 四、运营阶段冻害情况及附加防寒排水设施 第六节小结 第八章高原隧道施工机械保障技术 **节高原型工程机械的特殊要求 一、青藏铁路早期施工机械设备情况 二、高原型工程机械的特殊要求 第二节高原发动机功效测试 一、测试系统的搭建 二、参数标定 三、测试步骤 四、新机外特性分析 五、旧机外特性分析 六、新旧发动机性能对比分析 七、工作效率的数学模型 第三节高原空压机功效测试 一、测试系统的搭建 二、实验结果与分析 第四节高原内燃机功率保持技术 一、高原对柴油发动机的影响 二、柴油机功率补偿 三、柴油机功率匹配 四、发动机高原适应性改造技术 第五节设备维修保养技术 一、建立完善的设备管理制度 二、设备防寒防冻技术及措施 三、油料使用与管理 第九章高原隧道施工人员健康保障技术 **节高原隧道制氧、供氧系统 一、高原制氧方式的选择 二、供氧方法分析与选择 三、供氧量及能耗计算 四、系统方案 五、制氧、供氧系统运行及使用效果 第二节风火山隧道通风模式及通风设计 一、高海拔隧道施工通风标准及系统设计计算方法 二、工程特点及对环境控制的要求 三、通风系统设计 四、GYFS100型高原轴流式隧道通风机的研制 五、高原轴流风机性能特性的分析与评价 六、通风系统工作参数测试结果 第三节祁连山隧道通风系统设计 一、通风方案的制定依据 二、隧道施工环境标准 三、通风管理 四、祁连山隧道通风系统设计 第四节洞内空气质量测试分析 一、主要试验测试仪器和方法 二、风火山隧道洞内空气质量测试分析 三、祁连山隧道洞内空气质量测试分析 第五节高原施工人员健康保证技术 一、体力劳动强度分级 二、高原地区人体技机能测试 三、高原环境下的人体机能保障措施 第十章结论与展望 **节结论 一、克服了高原高寒极端环境和多项不良地质问题，成功建设了青藏 高原长大铁路隧道 二、形成了高海拔、高寒区、多年冻土保护技术 三、成功研制和应用了高海拔、高寒区、冻土隧道通风与供热一体化 系统，实现了隧道洞内沿程环境气温的全面控制 四、分析掌握了寒区铁路隧道洞内空气温度场和围岩温度场规律 五、祁连山隧道碎屑流形成机理及隧道稳定性控制技术 六、大梁隧道高地应力薄层板岩隧道大变形控制技术 七、高原隧道排水防寒技术 八、形成了高原隧道制氧、供氧系统技术 九、高原隧道施工机械保障技术 第二节展望 一、高原、高寒、冻土隧道施工经验不足 二、寒区隧道洞内温度场理论需进一步深入 参考文献 后记