多年冻土公路隧道设计与施工

本书以多项国家和省部级科技项目成果为依托，围绕多年冻土区公路隧道温度场、冻胀力与围岩荷载、隔热保温与防排水、支护结构及洞口工程、长期服役性能等多个方面开展系统论述，并吸收了国内外在冻土工程方面的优选思想和成果。

第1章绪论／1
1.1多年冻土区隧道概述／2
1.2高寒高海拔地区气候环境特征／4
1.2.1气候特征／4
1.2.2气象参数与海拔高度的关系／4
1.3依托工程概况／6
1.4主要创新成果／9
第2章多年冻土区公路隧道温度场／11
2.1多年冻土区公路隧道传热模型／12
2.1.1衬砌和围岩温度场径向传热模型／12
2.1.2洞内空气温度场纵向传热模型／20
2.2多年冻土区公路隧道温度场分布规律／23
2.2.1围岩热物性参数反演／23
2.2.2姜路岭隧道与鄂拉山隧道温度场纵向分布规律／24
2.2.3姜路岭隧道与鄂拉山隧道温度场径向分布规律／26
2.3多年冻土区公路隧道温度场影响因素／28
2.3.1地理环境／28
2.3.2洞口气象／30
2.3.3洞内风速／31
2.3.4埋深及冻土类型／32
2.3.5围岩热物性参数／34
第3章多年冻土区公路隧道冻胀力与围岩荷载／37
3.1多年冻土区公路隧道冻胀力／38
3.1.1冻胀力形成机理及围岩冻胀性评估／38
3.1.2考虑围岩不均匀冻胀的圆形隧道冻胀力解析／55
3.1.3非圆形隧道冻胀力的数值计算／60
3.1.4曲墙式衬砌冻胀力荷载的简化计算／64
3.1.5隧道衬砌冻胀力计算实例／66
3.2多年冻土区公路隧道围岩荷载计算／67
3.2.1围岩松散荷载计算／67
3.2.2冻融条件下隧道围岩荷载计算／71
3.2.3考虑冻融条件和冻胀力组合的围岩荷载计算／79
第4章多年冻土区公路隧道隔热保温／83
4.1多年冻土区公路隧道保温层形式及材料／84
4.1.1隧道穿越冻土区类型划分及不同冻土段中隔热保温层的作用／84
4.1.2隧道保温层的铺设形式及效果／93
4.1.3保温材料性能及优选／113
4.2多年冻土区公路隧道保温层厚度及长度／116
4.2.1保温层铺设厚度的计算方法／116
4.2.2保温层铺设长度的计算方法／132
4.2.3保温层铺设厚度和长度计算实例／138
第5章多年冻土区公路隧道防排水／147
5.1多年冻土区公路隧道衬砌防水设计／148
5.1.1公路隧道常规防水系统设计／148
5.1.2多年冻土区公路隧道新型维护型防水系统／150
5.2多年冻土区公路隧道排水系统分段设计与衔接／155
5.2.1季节冻土段排水系统设计／155
5.2.2多年冻土段排水系统设计／155
5.2.3非冻土段排水系统设计／157
5.2.4排水系统的相互衔接／168
5.3姜路岭隧道防排水系统设计／174
5.3.1姜路岭隧道原防排水系统设计／174
5.3.2姜路岭隧道防排水系统优化／177
第6章多年冻土区公路隧道支护结构／181
6.1多年冻土区公路隧道衬砌结构设计方法／182
6.1.1衬砌结构设计／183
6.1.2衬砌结构计算及强度校核／186
6.1.3跨越不同类型冻土衬砌结构分段与衔接／187
6.2多年冻土区公路隧道初期支护 ／188
6.2.1喷射混凝土／188
6.2.2钢架支护／195
6.2.3锚杆支护／197
6.2.4一次模筑混凝土支护／203
6.3多年冻土区隧道支护结构设计实例／206
第7章多年冻土区公路隧道洞口边坡防热融坍塌／217
7.1洞口段热融规律和隔热保温／218
7.1.1计算模型和参数／218
7.1.2洞口段热融规律／223
7.1.3洞口段保温与支护措施／227
7.2保温条件下洞口段边仰坡的稳定性／233
7.2.1计算模型和参数／233
7.2.2稳定性分析／234
7.3热棒技术在洞口段边仰坡中的应用／236
7.3.1热棒的工作原理／236
7.3.2热棒群现场监测结果分析／237
7.3.3热棒的气管土耦合传热模型／248
7.3.4模型检验和修正／251
第8章多年冻土区公路隧道长期服役性能／261
8.1多年冻土区隧道冻害特征、机理及防治／262
8.1.1冻害的类型、表现特征和成因／262
8.1.2结构冻害的发展规律／266
8.1.3冻害的防治措施／268
8.2高寒冻融环境下结构服役性能／270
8.2.1冻融循环作用下隧道衬砌混凝土的劣化规律／271
8.2.2冻融循环作用下隧道衬砌服役性能的演化规律／288
8.2.3改善多年冻土隧道衬砌长期服役性能的控制措施／317
附录多年冻土区隧道洞内空气及围岩温度场解析解／321
参考文献／329