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作者簡介
目次
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本書以多項國家和省部級科技項目成果為依託，圍繞多年凍土區公路隧道溫度場、凍脹力與圍岩荷載、隔熱保溫與防排水、支護結構及洞口工程、長期服役性能等多個方面開展系統論述，並吸收了國內外在凍土工程方面的先進思想和成果。
作者簡介
韓常領，教授級高級工程師，現任中交第一公路勘察設計研究院有限公司副總工程師、中國公路學會隧道分會副理事長、陝西省公路學會地質與隧道分會副主任委員。長期從事複雜地質環境下隧道工程基礎理論及建設技術研究，主持和參與國家和省部級科技項目10 余項、國內外重大公路隧道勘察設計項目40 余項。獲中國公路學會百名優秀工程師等稱號。主編、參編標準規範5 部，獲省部級科技進步獎及優秀設計獎15 項。
夏才初 ，同濟大學土木工程學院教授，中國岩石力學與工程學會理事、地下工程分會副理事長和測試專業委員會副主任委員。長期從事隧道與地下工程的研究和教學工作。主持國家自然科學基金項目9 項，主持和參與其他省部級及以上縱向項目20 余項，主持和參與重大工程的科研項目100 余項；獲省部級技術發明獎、科技進步獎一等獎各1 項，省部級科技進步二等獎2 項、三等獎6 項。獲發明專利10 余項，出版專著3 部、編著5 部，發表EI 源刊論文200 多篇，SCI 源刊論文30 餘篇。
納啟財，高級工程師, 現任青海地方鐵路建設投資有限公司董事長、青海省委省政府聯繫專家、青海省科技思想庫專家、青海省公路學會專家委員會委員、青海省公路學會理事。先後獲青海省優秀專業技術人才、青海省“ 西部之光” 訪問學者、青海省交通運輸廳優秀科技工作者稱號。長期致力於青藏地區高寒高海拔多年凍土區公路工程設計、建設管理和研究。主持國家(省)重大公路項目設計、諮詢審查20 余項，獲省部級優秀設計、優秀諮詢獎5 項。主要參與編制了4 個青海省地方標準，填補了我國在高海拔高寒地區公路生態防護方面相關規範的空白。
夏才初 ，同濟大學土木工程學院教授，中國岩石力學與工程學會理事、地下工程分會副理事長和測試專業委員會副主任委員。長期從事隧道與地下工程的研究和教學工作。主持國家自然科學基金項目9 項，主持和參與其他省部級及以上縱向項目20 余項，主持和參與重大工程的科研項目100 余項；獲省部級技術發明獎、科技進步獎一等獎各1 項，省部級科技進步二等獎2 項、三等獎6 項。獲發明專利10 余項，出版專著3 部、編著5 部，發表EI 源刊論文200 多篇，SCI 源刊論文30 餘篇。
納啟財，高級工程師, 現任青海地方鐵路建設投資有限公司董事長、青海省委省政府聯繫專家、青海省科技思想庫專家、青海省公路學會專家委員會委員、青海省公路學會理事。先後獲青海省優秀專業技術人才、青海省“ 西部之光” 訪問學者、青海省交通運輸廳優秀科技工作者稱號。長期致力於青藏地區高寒高海拔多年凍土區公路工程設計、建設管理和研究。主持國家(省)重大公路項目設計、諮詢審查20 余項，獲省部級優秀設計、優秀諮詢獎5 項。主要參與編制了4 個青海省地方標準，填補了我國在高海拔高寒地區公路生態防護方面相關規範的空白。
目次
第1章緒論／1
1.1多年凍土區隧道概述／2
1.2高寒高海拔地區氣候環境特徵／4
1.2.1氣候特徵／4
1.2.2氣象參數與海拔高度的關係／4
1.3依託工程概況／6
1.4主要創新成果／9
第2章多年凍土區公路隧道溫度場／11
2.1多年凍土區公路隧道傳熱模型／12
2.1.1襯砌和圍岩溫度場徑向傳熱模型／12
2.1.2洞內空氣溫度場縱向傳熱模型／20
2.2多年凍土區公路隧道溫度場分佈規律／23
2.2.1圍岩熱物性參數反演／23
2.2.2姜路嶺隧道與鄂拉山隧道溫度場縱向分佈規律／24
2.2.3姜路嶺隧道與鄂拉山隧道溫度場徑向分佈規律／26
2.3多年凍土區公路隧道溫度場影響因素／28
2.3.1地理環境／28
2.3.2洞口氣象／30
2.3.3洞內風速／31
2.3.4埋深及凍土類型／32
2.3.5圍岩熱物性參數／34
第3章多年凍土區公路隧道凍脹力與圍岩荷載／37
3.1多年凍土區公路隧道凍脹力／38
3.1.1凍脹力形成機理及圍岩凍脹性評估／38
3.1.2考慮圍岩不均勻凍脹的圓形隧道凍脹力解析／55
3.1.3非圓形隧道凍脹力的數值計算／60
3.1.4曲牆式襯砌凍脹力荷載的簡化計算／64
3.1.5隧道襯砌凍脹力計算實例／66
3.2多年凍土區公路隧道圍岩荷載計算／67
3.2.1圍岩鬆散荷載計算／67
3.2.2凍融條件下隧道圍岩荷載計算／71
3.2.3考慮凍融條件和凍脹力組合的圍岩荷載計算／79
第4章多年凍土區公路隧道隔熱保溫／83
4.1多年凍土區公路隧道保溫層形式及材料／84
4.1.1隧道穿越凍土區類型劃分及不同凍土段中隔熱保溫層的作用／84
4.1.2隧道保溫層的鋪設形式及效果／93
4.1.3保溫材料性能及優選／113
4.2多年凍土區公路隧道保溫層厚度及長度／116
4.2.1保溫層鋪設厚度的計算方法／116
4.2.2保溫層鋪設長度的計算方法／132
4.2.3保溫層鋪設厚度和長度計算實例／138
第5章多年凍土區公路隧道防排水／147
5.1多年凍土區公路隧道襯砌防水設計／148
5.1.1公路隧道常規防水系統設計／148
5.1.2多年凍土區公路隧道新型維護型防水系統／150
5.2多年凍土區公路隧道排水系統分段設計與銜接／155
5.2.1季節凍土段排水系統設計／155
5.2.2多年凍土段排水系統設計／155
5.2.3非凍土段排水系統設計／157
5.2.4排水系統的相互銜接／168
5.3姜路嶺隧道防排水系統設計／174
5.3.1姜路嶺隧道原防排水系統設計／174
5.3.2姜路嶺隧道防排水系統優化／177
第6章多年凍土區公路隧道支護結構／181
6.1多年凍土區公路隧道襯砌結構設計方法／182
6.1.1襯砌結構設計／183
6.1.2襯砌結構計算及強度校核／186
6.1.3跨越不同類型凍土襯砌結構分段與銜接／187
6.2多年凍土區公路隧道初期支護 ／188
6.2.1噴射混凝土／188
6.2.2鋼架支護／195
6.2.3錨杆支護／197
6.2.4一次模築混凝土支護／203
6.3多年凍土區隧道支護結構設計實例／206
第7章多年凍土區公路隧道洞口邊坡防熱融坍塌／217
7.1洞口段熱融規律和隔熱保溫／218
7.1.1計算模型和參數／218
7.1.2洞口段熱融規律／223
7.1.3洞口段保溫與支護措施／227
7.2保溫條件下洞口段邊仰坡的穩定性／233
7.2.1計算模型和參數／233
7.2.2穩定性分析／234
7.3熱棒技術在洞口段邊仰坡中的應用／236
7.3.1熱棒的工作原理／236
7.3.2熱棒群現場監測結果分析／237
7.3.3熱棒的氣管土耦合傳熱模型／248
7.3.4模型檢驗和修正／251
第8章多年凍土區公路隧道長期服役性能／261
8.1多年凍土區隧道凍害特徵、機理及防治／262
8.1.1凍害的類型、表現特徵和成因／262
8.1.2結構凍害的發展規律／266
8.1.3凍害的防治措施／268
8.2高寒凍融環境下結構服役性能／270
8.2.1凍融循環作用下隧道襯砌混凝土的劣化規律／271
8.2.2凍融循環作用下隧道襯砌服役性能的演化規律／288
8.2.3改善多年凍土隧道襯砌長期服役性能的控制措施／317
附錄多年凍土區隧道洞內空氣及圍岩溫度場解析解／321
參考文獻／３29
1.1多年凍土區隧道概述／2
1.2高寒高海拔地區氣候環境特徵／4
1.2.1氣候特徵／4
1.2.2氣象參數與海拔高度的關係／4
1.3依託工程概況／6
1.4主要創新成果／9
第2章多年凍土區公路隧道溫度場／11
2.1多年凍土區公路隧道傳熱模型／12
2.1.1襯砌和圍岩溫度場徑向傳熱模型／12
2.1.2洞內空氣溫度場縱向傳熱模型／20
2.2多年凍土區公路隧道溫度場分佈規律／23
2.2.1圍岩熱物性參數反演／23
2.2.2姜路嶺隧道與鄂拉山隧道溫度場縱向分佈規律／24
2.2.3姜路嶺隧道與鄂拉山隧道溫度場徑向分佈規律／26
2.3多年凍土區公路隧道溫度場影響因素／28
2.3.1地理環境／28
2.3.2洞口氣象／30
2.3.3洞內風速／31
2.3.4埋深及凍土類型／32
2.3.5圍岩熱物性參數／34
第3章多年凍土區公路隧道凍脹力與圍岩荷載／37
3.1多年凍土區公路隧道凍脹力／38
3.1.1凍脹力形成機理及圍岩凍脹性評估／38
3.1.2考慮圍岩不均勻凍脹的圓形隧道凍脹力解析／55
3.1.3非圓形隧道凍脹力的數值計算／60
3.1.4曲牆式襯砌凍脹力荷載的簡化計算／64
3.1.5隧道襯砌凍脹力計算實例／66
3.2多年凍土區公路隧道圍岩荷載計算／67
3.2.1圍岩鬆散荷載計算／67
3.2.2凍融條件下隧道圍岩荷載計算／71
3.2.3考慮凍融條件和凍脹力組合的圍岩荷載計算／79
第4章多年凍土區公路隧道隔熱保溫／83
4.1多年凍土區公路隧道保溫層形式及材料／84
4.1.1隧道穿越凍土區類型劃分及不同凍土段中隔熱保溫層的作用／84
4.1.2隧道保溫層的鋪設形式及效果／93
4.1.3保溫材料性能及優選／113
4.2多年凍土區公路隧道保溫層厚度及長度／116
4.2.1保溫層鋪設厚度的計算方法／116
4.2.2保溫層鋪設長度的計算方法／132
4.2.3保溫層鋪設厚度和長度計算實例／138
第5章多年凍土區公路隧道防排水／147
5.1多年凍土區公路隧道襯砌防水設計／148
5.1.1公路隧道常規防水系統設計／148
5.1.2多年凍土區公路隧道新型維護型防水系統／150
5.2多年凍土區公路隧道排水系統分段設計與銜接／155
5.2.1季節凍土段排水系統設計／155
5.2.2多年凍土段排水系統設計／155
5.2.3非凍土段排水系統設計／157
5.2.4排水系統的相互銜接／168
5.3姜路嶺隧道防排水系統設計／174
5.3.1姜路嶺隧道原防排水系統設計／174
5.3.2姜路嶺隧道防排水系統優化／177
第6章多年凍土區公路隧道支護結構／181
6.1多年凍土區公路隧道襯砌結構設計方法／182
6.1.1襯砌結構設計／183
6.1.2襯砌結構計算及強度校核／186
6.1.3跨越不同類型凍土襯砌結構分段與銜接／187
6.2多年凍土區公路隧道初期支護 ／188
6.2.1噴射混凝土／188
6.2.2鋼架支護／195
6.2.3錨杆支護／197
6.2.4一次模築混凝土支護／203
6.3多年凍土區隧道支護結構設計實例／206
第7章多年凍土區公路隧道洞口邊坡防熱融坍塌／217
7.1洞口段熱融規律和隔熱保溫／218
7.1.1計算模型和參數／218
7.1.2洞口段熱融規律／223
7.1.3洞口段保溫與支護措施／227
7.2保溫條件下洞口段邊仰坡的穩定性／233
7.2.1計算模型和參數／233
7.2.2穩定性分析／234
7.3熱棒技術在洞口段邊仰坡中的應用／236
7.3.1熱棒的工作原理／236
7.3.2熱棒群現場監測結果分析／237
7.3.3熱棒的氣管土耦合傳熱模型／248
7.3.4模型檢驗和修正／251
第8章多年凍土區公路隧道長期服役性能／261
8.1多年凍土區隧道凍害特徵、機理及防治／262
8.1.1凍害的類型、表現特徵和成因／262
8.1.2結構凍害的發展規律／266
8.1.3凍害的防治措施／268
8.2高寒凍融環境下結構服役性能／270
8.2.1凍融循環作用下隧道襯砌混凝土的劣化規律／271
8.2.2凍融循環作用下隧道襯砌服役性能的演化規律／288
8.2.3改善多年凍土隧道襯砌長期服役性能的控制措施／317
附錄多年凍土區隧道洞內空氣及圍岩溫度場解析解／321
參考文獻／３29
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