[博士]青藏鐵路風(fēng)火山隧道信息化施工關(guān)鍵技術(shù)研究

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　　[博士]青藏鐵路風(fēng)火山隧道信息化施工關(guān)鍵技術(shù)研究　　學(xué)科專業(yè)：自然地理學(xué)　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：中國科學(xué)院　　學(xué)位年度：2007　　青藏鐵路建設(shè)己于2006年7月1日建成通車，其中世界海拔最高的風(fēng)火山隧道作為重點控制工程，己經(jīng)建成并安全運營3年之久。風(fēng)火山隧道是典型的多年凍土區(qū)鐵路隧道，海拔4905m，穿越1338m含冰量較高的多年凍土地段，是全線施工難度最大的工程之一?！　? 凍土區(qū)隧道工程與普通隧道工程的最大區(qū)別在于，隧道開挖后在新的環(huán)境條件下隧道襯砌背后逐漸形成新的凍融圈，這種凍融圈土體的凍融過程對隧道穩(wěn)定性產(chǎn)生很大影響。凍土區(qū)隧道設(shè)計和施工的關(guān)鍵是要解決和控制運營和施工過程中，圍巖土體凍融造成洞體洞身的凍脹和凍融疏松作用等所引起的凍土區(qū)隧道穩(wěn)定性的問題?！　? 凍土區(qū)隧道施工過程中，工程活動和工程結(jié)構(gòu)對凍土環(huán)境的熱擾動最終會形成新的凍土環(huán)境條件和新的凍融活動層，即凍土區(qū)隧道凍融圈。凍融圈的形成是隧道溫度場形成的一種熱學(xué)過程，形成后隧道應(yīng)力一應(yīng)變體系的調(diào)整是隧道應(yīng)力場形成的一種熱一力學(xué)過程。這種復(fù)雜過程自施工階段即處在動態(tài)變化過程中，凍土區(qū)隧道施工過程忠許多影響隧道施工和安全使用的因素具有很大的不確定性，監(jiān)測這種過程及其主要影響因素，反饋并引導(dǎo)隧道工程設(shè)計和施工，應(yīng)用全新的信息化管理模式進(jìn)行凍土區(qū)隧道工程施工管理和引導(dǎo)，是解決這種不確定性的較好途徑?！　? 本文作者在風(fēng)火山凍土區(qū)隧道施工過程中，建立了隧道變形、圍巖溫度及洞內(nèi)外氣溫、圍巖土壓力、凍脹力、襯砌背后水壓力以及凍土隧道錨桿抗拔力監(jiān)測等一系列完整的動態(tài)信息監(jiān)測體系，從圍巖的開挖和支護(hù)過程獲得圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)設(shè)施工作狀態(tài)信息，通過分析研究這些信息，得出隧道圍巖地溫場變化、圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)作用工作狀態(tài)，據(jù)以確定新的圍巖及支護(hù)參數(shù)，并反饋于設(shè)計和施工決策。并根據(jù)研究成果建立了包括凍土區(qū)隧道施工信息采集、信息處理與信息反饋的施工管理體系，實現(xiàn)了工程進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全等項目的信息化管理，為今后凍土區(qū)隧道施工信息北管理奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。　　本文所涉及的信息化施工技術(shù)研究成果在青藏鐵路工程實踐中得到廣泛應(yīng)用，應(yīng)用效果證明了這種信息管理系統(tǒng)的系統(tǒng)性和完整性，信息、采集、信息處理和信息反饋的先進(jìn)性、典型性，管理方法具可操作性和實用性。　　從影響凍土區(qū)隧道工程穩(wěn)定性的環(huán)境氣溫、凍土地溫、凍土含冰量等主要因素入手，對多年凍土區(qū)風(fēng)火山隧道的工程地質(zhì)條件進(jìn)行了分析。首次提出了多年凍土區(qū)隧道信息化施工技術(shù)的概念及其在施工中應(yīng)用等，通過施工過程中動態(tài)信息監(jiān)測，分析了動態(tài)信息與施工間的關(guān)系，有針對性地預(yù)測了隧道穩(wěn)定性，獲得大量用于指導(dǎo)施工和設(shè)計的反饋信息。同時作者根據(jù)風(fēng)火山凍土區(qū)隧道施工過程中動態(tài)信息監(jiān)測、預(yù)測和反饋分析，對不同凍土和環(huán)境條件下所采取的不同支護(hù)措施、襯砌形式、防排水體系、保溫體系的施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，提出一整套的凍土區(qū)隧道施工保證技術(shù)，與信息化施工管理共同構(gòu)成青藏鐵路凍土區(qū)隧道施工的成套新技術(shù)?！　? 世界海拔最高，施工條件最復(fù)雜的風(fēng)火山凍土隧道建成3年來使用情況說明，應(yīng)用本文研究成果的凍土區(qū)隧道施工新技術(shù)是成功的。

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