高寒地区特长公路隧道温度场及保温隔热层方案研究

为解决高寒地区修建公路隧道的抗防冻问题，论文以目前国内在建中的高寒地区特长公路隧道——国道317线鹧鸪山隧道的抗防冻设计问题为背景，调研分析了国内外隧道工程抗防冻研究资料，进行了隧道结构体和围岩的温度场现场实测，根据隧道一年多现场温度试验资料的统计分析，得出了隧道区环境温度、隧道结构体和围岩的温度场变化规律，由此确定了在鹧鸪山隧道二次衬砌表面铺设保温隔热层的抗防冻方案。 对隧道典型围岩类型现场取样，在室内测定了其热物理参数，掌握了围岩的热物理性质。在此基础上，通过综合分析隧道结构体和围岩的温度场规律，提出了相应的隧道保温隔热层厚度计算方法。分别采用二维稳态和二维非稳态热传导有限元模型对隧道一般埋深断面和出口浅埋断面不同厚度保温隔热层的保温效应温度场进行了数值分析计算，得到了保温隔热层厚度的数值解，对得出的隧道一般埋深断面的计算结果采用一维稳态热传导近似解法进行了结果对比。 根据以上厚度计算结果，确定了三套不同厚度不同保温隔热层的现场确认试验方案，经过对隧道冬季三个月的现场温度监测数据统计分析，验证了对隧道保温隔热材料数值模拟计算厚度结果的正确性，并对隧道今后保温隔热层的实施方案提出了建议。