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武汉岩土所在复杂气候与地质条件下隧道工程灾害及其稳定性控制关键技术获进展
2017-06-12    打印 关闭

  我国西部地区尤其是青藏高原具有全球最独特、最复杂的气候与地质构造,工程建设与运营过程中面临“冻害、震害、突水”等不利灾害环境的严峻挑战。  

   针对复杂气候与地质条件下隧道工程建设中面临的高海拔寒区隧道岩体冻胀机理及防寒保温技术、高烈度地震区隧道工程震害及减震设计、高地应力地区隧道工程灾害控制等技术难点。中科院武汉岩土力学研究所在陈卫忠研究员的带领下,通过深入系统的理论研究、技术攻关和工程应用,揭示了复杂气候与地质条件下隧道工程灾害的形成机理,提出了灾害环境下隧道工程稳定性控制的分析理论、设计标准、建造与处治技术。取得系列创新成果: 

  1、揭示了高原寒区隧道工程低温相变岩体冻胀破坏机理。建立了反映隧道内空气温度、湿度和风速对衬砌和围岩温度场影响的气-固耦合模型;提出了考虑体积变形、热传导、相变潜热和渗流相互影响的低温相变岩体温度-渗流-应力-冻融损伤(THMD)耦合模型;揭示了低温相变岩体在水分迁移、冰水平衡和冻融损伤耦合影响条件下的冻胀破坏机理。 

  2、攻克了高原寒区富水冻胀地层隧道工程施工技术难题。研发了高原寒区低温、淋水地层冬季混凝土施工温控技术;形成了冰川堆积体隧道开挖施工工法;提出了冰川堆积体非均匀渗流的数字图像识别技术和裂隙网络水力学模型,揭示了高原寒区富水地层隧道涌水规律和高压裂隙水突水机制。 

  3、解决了高地震烈度区隧道工程震害评估与减震设计技术难题。发展了隧道震害分析中地震波的合成与输入方法;研发了具有减震消能功能的泡沫混凝土新材料;揭示了活断层区隧道工程的震害规律,实现了高烈度地震区隧道工程横向减震层厚度、减震材料及纵向抗震缝间距等参数对抗震效果的定量评估。 

  项目研究成果在西藏扎墨公路嘎隆拉隧道、青海西久公路拉脊山隧道等工程中得到应用。 

  研究成果获国家科技进步二等奖1项,湖北省科技进步一等奖1项、中国公路学会科技进步特等奖1项。在本领域权威期刊发表《Cold Regions Science and Technology》,有两篇关于“岩体损伤以及应力渗流耦合”的文章进入Elsevier近五年引用率 TOP 25 (818) 

 

 
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