青藏铁路隧道浅埋多年冻土区冻融特征分析

本文根据一个寒季末的地温观测资料，分析了昆仑山隧道的一个多年冻土沟谷地形的地温特征。采用数值模拟技术，模拟该沟谷地形地温变化情况，认为该区沟谷的冻融特征不同于非沟谷地形，其融化深度远大于该区的冻土上限，从而得出该冲沟存在一个未被冻结的通道；隧道工程对周边地温产生较大影响；最大冻结深度约10,受气温影响的最大融化深度不超过4m,本研究为再认识多年冻土区沟谷地形的冻融特征提供了一条途径。     

昆仑山隧道浅埋段地温特征分析

多年冻土区昆仑山隧道浅埋段出现渗漏水后,浅埋段的地温特征成为治理病害的重要依据之一。根据2004年3～5月份的地质观测资料,分析浅埋段的地温特征,并采用数值模拟技术,追溯隧道工程施工前的地温状态,从而得出该隧道浅埋段2#冲沟存在一个未被冻结的通道;隧道工程对周边地温产生较大影响;最大冻结深度约10 m,最大融化深度不超过4 m。     

昆仑山隧道沟谷融区发育特征分析

利用多年冻土区昆仑山隧道2#冲沟帷幕注浆的机会,将注浆孔当作测试孔,测试每个孔的水位和孔温。通过测试孔水位、孔温和注浆量变化分析,判断2#冲沟融区发育特征,得出2#冲沟沟底的融化深度远大于通常的冻土上限;阳坡地温高于阴坡地温;在2#冲沟段,昆仑山隧道中心线左右至少7m范围内为融化区,融区深度在隧底25m以下;阳坡地层的孔隙率高于阴坡孔隙率,沟底岩层与地表有较为畅通的地下水流通道,沟底地下水渗流通道明显优于两侧山坡,沟心纵断面位置附近存在至少一条未被冻结的地下水通道,且该通道的埋置深度至少可达1730m,为昆仑山隧道渗漏水病害治理提供依据。     

多年冻土地区隧道涌水量的估算方法研究

文章归纳总结了一般山岭隧道涌水量计算方法,并根据多年冻土地区隧道的特殊性,提出了多年冻土地区隧道涌水量计算应该分段进行的原则,同时根据热传导原理,提出了昆仑山隧道最大涌水量的计算公式.     

昆仑山隧道施工期间围岩冻融圈的初步研究

结合青藏铁路昆仑山隧道的设计、施工及科研情况, 参考昆仑山隧道施工期间的气温、地温测试资料, 对多年冻土隧道冻融圈的大小、变化规律进行了初步的研究分析.     

昆仑山隧道施工期间围岩冻融圈的初步研究

结合青藏铁路昆仑山隧道的设计、施工及科研情况，参考昆仑山隧道施工期间的气温、地温测试资料，对多年冻土隧道冻融圈的大小、变化规律进行了初步的研究分析。     

昆仑山隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层施工技术

介绍了高原多年冻土世界第一长隧道——昆仑山隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层的设计特点, 通过材料性能优选和工艺试验, 选定了适宜于高原多年冻土隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层施工的材料, 并制定科学、合理的施工方法和工艺, 确保昆仑山隧道工程质量.     

青藏铁路昆仑山隧道工程地质条件

主要论述了昆仑山隧道这一高原冻土隧道的工程地质条件, 特别就隧道区多年冻土的认识及具体的工作方法、古冰川作用及冰锥的分布及其成因和隧道山体地下水情况分析等做了较为详尽的描述, 为隧道设计、施工提供了科学的地质依据及工程措施意见.     

青藏铁路昆仑山隧道工程地质条件

主要论述了昆仑山隧道这一高原冻土隧道的工程地质条件，特别就隧道区多年冻土的认识及具体的工作方法、古冰川作用及冰锥的分布及其成因和隧道山体地下水情况分析等做了较为详尽的描述，为隧道设计、施工提供了科学的地质依据及工程措施意见。     

基于移动网格技术的热融湖动态演化过程数值模拟

基于移动网格技术建立了热融湖动态演化有限元数值模型, 研究了青藏高原多年冻土区典型热融湖动态演化过程, 分析了热融湖半径、深度的变化过程及其对湖底及周围多年冻土温度状况的影响. 结果表明:在移动边界热融湖模型中, 热融湖半径以0.7 m·a^-1的速度近线性地增大; 随着下伏高含冰量冻土的融化, 热融湖深度增加先慢后快, 最后逐渐减小趋于稳定. 热融湖深度和半径从5月末至翌年1月末增加显著, 在2-5月间基本保持稳定. 伴随着热融湖的扩展, 地表边界逐渐演变为湖底边界, 热融湖的热影响范围逐渐增大. 在固定边界热融湖模型中, 其热影响会逐渐趋于稳定, 由于初始尺寸大, 其湖底多年冻土退化速率大于移动边界模型, 而远离湖边的多年冻土退化速率要小于移动边界模型. 如果不考虑热融湖边界随时间的变化, 可能会高估热融湖对湖底多年冻土的热影响, 而低估其对附近多年冻土的热影响.     

Elasto‐plastic seepage‐induced stresses due to tunneling

When tunneling is carried out beneath the groundwater table, hydraulic boundary is altered, resulting in seepage entering into the tunnel. The development of flow into the tunnel induces seepage stresses in the ground and the lining is subjected to additional loads. This can often cause fine particles to move, which clog the filter resulting in the long‐term hydraulic deterioration of the drainage system. However, the effect of seepage force is generally not considered in the analysis of tunnel. While several elastic solutions have been proposed by assuming seepage in an elastic medium, stress solutions have not been considered for the seepage force in a porous elasto‐plastic medium. This paper documents a study that investigates the stress behavior, caused by seepage, of a tunnel in an elasto‐plastic ground and its effects on the tunnel and ground. New elasto‐plastic solutions that adopt the Mohr–Coulomb failure criterion are proposed for a circular tunnel under radial flow conditions. A simple solution based on the hydraulic gradient obtained from a numerical parametric study is also proposed for practical use. It should be noted that the simple equation is useful for acquiring additional insight into a problem on a tunnel under drainage, because only a minimal computational effort is needed and considerable economic benefits can be gained by using it in the preliminary stage of tunnel design. The proposed equations were partly validated by numerical analysis, and their applicability is illustrated and discussed using an example problem. Comments on the tunnel analysis are also provided. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

东昆仑东段深大断裂的新认识

青海东昆仑东段在地质上已划定有东昆中、东昆南、东昆北、布青山南缘、温泉-哇洪山等多条深大断裂构造.以东昆仑东段开展的10个图幅1:20万区域重力调查成果--布格重力异常为基础,依据窗口平均法、水平导数等数据处理方法提取的区域场及剩余场等丰富的重力异常信息,结合航磁异常等资料,对东昆中、东昆北等断裂构造的展布位置提出了新的看法,并根据重力资料新推断断裂构造12条,提出尖山-哈莉哈德山断裂为2个一级构造单元的分界,同时通过拟合布格重力异常长剖面的定量计算方法,获取了部分深大断裂构造在东昆仑东段的产状参数.     

地质雷达在风火山隧道病害检测中的应用与结果分析

青藏铁路全线开通运营以来,对处于高寒地区的永久冻土隧道之一的风火山隧道的质量状态首次进行了无损检测。风火山隧道处于高寒永久冻土区,隧道全部处于冻岩中,两端洞口主要为砂岩与泥岩,并且为富冰冻土。受到季节性冻融的影响,隧道病害比较突出,主要表现为衬砌裂缝,漏水涌水,衬砌酥松剥落。为了准确地掌握风火山隧道衬砌结构质量状态,本文首次应用于风火山隧道衬砌结构的质量检测。该检测设备一改传统破坏式的检测方法,具有快速、简捷、无损、灵活的特点。通过对现场数据处理分析,可以精确探测衬砌厚度,查明衬砌背后存在的空洞和回填不密实区域。检测结果表明,隧道在高寒恶劣环境中,衬砌总体外观质量尚好,但是在两端洞口段有渗水现象;衬砌背后空洞缺陷等级为严重地段测线长度为20m,等级为极严重地段测线长度为98m;衬砌背后回填不密实缺陷等级为严重地段测线长度为41m,等级为极严重地段测线长度为33m。检测结果与实际病害情况基本相符。     

祁连山冻土区天然气水合物伴生碳酸盐C、O同位素特征及其地质意义

伴生碳酸盐矿物在海底与天然气水合物伴生是一种普遍现象,但在陆上冻土区中报道较少。以近两年在祁连山冻土区发现天然气水合物伴生的碳酸盐矿物为研究对象,根据对含碳酸盐样品的显微镜观察及矿物分析,确定了伴生碳酸盐的矿物种属及赋存状态。按碳酸盐矿物组成及地质产状的不同,其赋存状态分成4种类型,即白色薄层状、烟灰色菱形晶簇状、深灰色薄壳状、微细浸染状。根据不同赋存形态碳酸盐的C、O同位素特征,认为烟灰色菱形晶簇状方解石或呈(云烟状)微晶方解石可能与天然气水合物分解有关。碳酸盐C、O同位素随深度变化特征表明在一定深度处可能存在着烃类物质的活动,即天然气水合物分解,导致碳酸盐的矿物生成。     

基于综合调查的西昆仑山典型区多年冻土分布研究

西昆仑山位于青藏高原西北部,地势起伏大,气候干旱严寒.为了解其多年冻土分布状况,以219国道大红柳滩到奇台达坂之间的沿线区域作为西昆仑山典型区,以野外冻土钻探、坑探、物探为主要调查手段,综合分析该区域多年冻土分布的下界.对现场调查数据的初步分析表明,该区域多年冻土阳坡下界在海拔4 800m,阴坡下界在海拔4 650m,东西坡下界在海拔4 700m.依据上述冻土下界的分布规律,以数字高程模型为基础,通过ArcGIS软件建立了西昆仑山典型区的多年冻土分布模型,实现了对研究区域多年冻土分布的模拟.对该区域的研究结果表明:典型区内多年冻土的分布面积为3 136.3km2,占区域总面积的89.4%.结果与青藏高原冻土图在该区域的截图相比,多年冻土的面积略有增加.对比分析模拟图和截图后发现,基于实际调查的多年冻土模拟分布图更准确的描述了河谷的融区,而截图的多年冻土分布界限较为粗糙,缩小了喀喇喀什河支沟融区,人为放大了219国道大红柳滩到奇台达坂之间的宽谷融区.     

隧道围岩内地下水渗流边界效应影响研究

根据水位条件、施工工艺和防排水设计原则将隧道渗流计算围岩透水边界条件大致划分为4种类型,并分析了不同透水边界条件适应的施工工况。基于复变函数理论和保角映射方法,推导得出4种透水边界条件下隧道围岩内任一点孔隙水压力和隧道涌水量解析计算公式,通过与数值解的对比,印证了解析解的准确性。在此基础上,根据不同透水边界条件下隧道涌水量和围岩关键点孔隙水压力随埋深直径比（ ）的变化规律,分析了透水边界条件的变化对浅埋隧道和深埋隧道的影响,并探讨了浅埋水下隧道渗流计算中透水边界条件的选取。相关结论与认识对于隧道渗流计算和排水设计具有一定的指导作用和参考价值。     

西昆仑山前晚新生代构造活动与青藏高原西北缘的隆升

西昆仑山前晚新生代地貌与沉积特征记录了西昆仑山及青藏高原西北缘的隆升过程。利用沉积学、地貌学、古地磁研究结果,对西昆仑晚新生代构造活动进行了探讨。约25Ma,西昆仑山前沉积面貌发生显著变化,反映西昆仑山整体开始隆升;约5Ma时,西昆仑山前磨拉石发育,表明西昆仑山开始快速隆升。古地磁结果表明:始新世—中新世西昆仑有显著的旋转运动,而第四纪以来水平挤压造成的垂直运动为主,没有明显的旋转运动。河流阶地发育显示,西昆仑地区约在1.2Ma时河流下切开始形成阶地,第四纪中晚期以来西昆仑地区构造抬升幅度与频率加快,全新世中期(约5kaB.P.)有一次快速隆升过程。