隧道衬砌的服役性能对多年冻土隧道的安全至关重要。病害是影响衬砌服役性能的主要因素，多年冻土隧道衬砌病害主要包括隧道衬砌变形及开裂、隧道衬砌混凝土冻融劣化及隧道衬砌渗漏水结冰。隧道衬砌变形及开裂的主要原因有隧道环境、隧道设计及施工、衬砌材料等因素。病害防治措施主要包括建立可靠的防排水系统、采取合理的防冻保温措施及选用合理的衬砌结构等。通过选取合适的防治措施，可显著提高衬砌的服役性能。

处于高寒高海拔地区的浅埋隧道，由于冻土退化形成水(泥)囊，使得砂砾层被地下水不断侵入，导致隧道塌方，而采用普通的维护方案难以有效地进行风险控制。为解决这个问题，以景阳岭隧道出口浅埋段塌方事故为例，提出了“抗滑桩+冠梁”围护结构的处治方案，采用现场监测、有限元模拟等方法对该方案进行了验证与效果评价。还原围护结构施工的部分工序时，把模拟值与对应的现场实测值进行了对比。结果表明：结合地勘资料、超前地质探测报告及现场实际工况，认为围岩条件差、施工干扰是导致景阳岭隧道发生塌方的主要原因；模拟结果与实测结果吻合，表明数值模拟合理，具有对实际工程的可参考性；在增设抗滑桩+冠梁的施工方案后，初支结构的拱顶下沉、拱腰和拱脚的收敛分别为8.9,3,3.1 mm,原塌方轮廓线内的围岩变形最大值也不超过0.18 m,变形均符合设计规范的要求；初支结构受到的最大拉应力位于拱顶，为1.61 MPa,最大压应力位于拱腰，为2.75 MPa,受力均满足设计规范要求；初支结构的拱顶下沉、拱腰和拱脚的收敛分别为5.9,4.3,4.3 mm,最大变化速率0.1 mm/d,均满足原设计要求，表明该方案在实际工程中的治理效果良...

依托国家西部大开发战略,青藏高原公路建设迅猛发展,而该地区山地丘陵、雪山冻土等复杂地质条件比比皆是,设计隧道穿越冻土山岭也成为提高公路通达性和提高公路等级的一项重要举措。而目前国内外高原冻土隧道施工经验较为匮乏,高寒高海拔常年低温冻土地区,隧道覆土反复冻融地质破碎构造复杂,冻土隧道开挖,特别是洞口浅埋段会引起地表热交换,易引起冻土的融化导致边坡热融滑塌、覆盖层塌陷、拱部变形等等问题。以青藏高原祁连山某冻土隧道进洞施工过程监控量测中的一次监控预警、原因分析及处理措施,为高原高寒区冻土隧道施工提供借鉴,借此希望可以给广大公路建设管理者以启发。

目前几乎所有冻土隧道设计都会采用保温隔热层避免冻融作用发生,但是在保温隔热层的参数选取时,保温隔热效果是主要考虑的因素,而对其成本考虑较少。为了使保温隔热层既能防止冻融作用的破坏,又能节约成本,以优化理论为基础,结合扩展内点罚函数及冻土隧道特点,建立了保温隔热层的数学优化模型,期望该模型能够达到此目的。以大坂山K0+785断面和风火山隧道K0+835断面为例,验证了该数学模型不仅能用于季节性冻土隧道,而且也能用于多年冻土隧道。优化结果不但能够防止冻害发生,而且还能产生较大的经济效益。由此可见该数学优化模型及求解方法可以为冻土隧道工程中的保温隔热层参数的合理选取提供指导。

隧道施工监控量测可以提供拱顶沉降、水平收敛等数据,供建立变形监测模型,根据模型可预测监控量测数据的走势,进而指导隧道施工。本文首先对变形监测的原理和方法进行介绍,然后结合鄂拉山隧道施工过程中的变形监控模型预测结果,综合分析冻土隧道变形规律,并依据出口浅埋偏压段的观测结果调整了施工方案。后续监测显示,洞内变形得到了有效控制,拱顶沉降和水平收敛处于趋稳状态。

隔热层经常被用于多年冻土隧道中,来防止隧道结构的冻融破坏。文章根据多年冻土特点及优化理论,推导了多年冻土隧道隔热层的数学优化模型;并以风火山隧道为例进行求解,分析研究了隔热层用于多年冻土隧道的合理性和经济性。结果表明,该多年冻土隧道隔热层的数学优化模型是合理的,求解方法是可行的;对于多年冻土隧道,地表温度对隧道围岩影响深度是有限的,因此多年冻土隧道隔热层应根据隧道埋深、年平均温度以及年较差分段设计,才能达到既合理又经济的目的。

隧道结构处于地下水渗流场、应力场、温度场和湿度场等多场并存、十分复杂的环境中,若再经过周期性的反复冻融,更易出现不同程度的病害。本文对高原高寒环境下的昆仑山隧道衬砌进行地质雷达检测,分析了隧道的衬砌厚度和衬砌背后的密实情况。检测结果表明:昆仑山隧道拱腰以上,尤其是拱顶部位,病害数量较多,病害等级亦较高,应对这些部位重点监测,对病害极严重区段要进行注浆加固处理。地质雷达在高原恶劣环境下也能取得较好检测效果,可为加固修复病害提供可靠依据。

多年冻土隧道修建中,施工活动产生的热量将导致多年冻土围岩中出现一定范围的融化圈,进而影响支护的受力以及隧道洞室的收敛。将围岩分为融化区和未融化区,将融化区围岩视为弹塑性介质,未融化区围岩视为弹性介质,建立并求解融化作用下多年冻土隧道围岩弹塑性模型,对不同的围岩条件及支护工况下多年冻土段隧道施工中围岩与支护的相互作用进行分析。结果表明,该模型表现了融化作用下多年冻土围岩与支护相互作用的特征;在较差围岩中,喷射混凝土支护的强度是控制融化作用下多年冻土围岩稳定以及隧道周边位移量的关键因素。在多年冻土隧道施工中,可采用本模型确定施工中容许的最大围岩融化深度,施工中应采取有效措施避免围岩中出现过大的融化圈。

高原冻土隧道治理渗漏水的关键是对施工缝采取有效的防水措施,为此,开展了高原低温条件下对灌浆材料的试验研究。重点介绍了采用化学灌浆技术处理隧道衬砌施工缝防水的试验研究过程,拓宽了在高原低温条件下化学灌浆技术的应用范围。

青藏铁路多年冻土隧道处于高海拔、高寒及冻土的特殊环境中,冻土的热稳定性是多年冻土隧道围岩稳定的保障。通过对多年冻土隧道毛洞的融化深度及冻土围岩融化圈深度对隧道稳定性的影响分析,提出了冻土隧道施工中保证围岩稳定及施工安全的主要措施。