季节性冻土区隧道温度场分析与预测

杨 旭，严松宏，马丽娜

(1.兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室，兰州 730070;2.兰州交通大学土木工程学院，兰州 730070)

0 引言

季节性冻土地区隧道在建成后，由于气温等外界条件破坏原有的热平衡，使衬砌背后的围岩形成一个冻融交替的冻融圈，从而使衬砌结构处在冻胀力往复作用的不利环境中，常常造成衬砌严重开裂甚至破坏。季节性冻土区隧道常在春融期出现渗漏，并引发各种冻害，影响行车安全［1］。基于寒区资源开发和工程施工的需要，国内外有关学者对寒区工程进行了广泛关注和深入研究。如:张学富等［2］对多年冻土区涵洞现浇混凝土基础水化热的影响进行了数值分析;何春雄等［3］建立了寒区隧道围岩冻融状态模型，并对层流和紊流情况下的对流换热进行了数值模拟;赖远明等［4－5］对大阪山隧道保温效果进行了观察研究;赖远明等［6］还就寒区圆形截面隧道求得了温度场的解析解。以上学者对季节性冻土区隧道的温度场分布规律研究较少，本文以季节性冻区隧道吐库二线中天山隧道为背景，结合围岩温度的现场测试，运用传热学和冻土学的基本理论，考虑各种边界条件的影响，运用ANSYS有限元软件进行隧道温度场的瞬态分析，以确定合理的保温层设计参数，预防因防寒保温措施设置不足而引发的冻害。

1 工程概况

吐库二线中天山隧道位于托克逊、和硕间中天山东段的岭脊地区，穿越中天山北支博尔托乌山中山山地，全长22.449km，为特长隧道，采用TBM法施工。……