寒区隧道隔热层设计参数的实用计算方法

作     者：张耀 赖远明 张学富 ZHANG Yao;LAI Yuanming;ZHANG Xuefu

作者机构：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 重庆交通大学土木建筑学院重庆400074 

出 版 物：《中国铁道科学》 (China Railway Science)

年 卷 期：2009年第30卷第2期

页      面：66-70页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(40730736) 中国科学院知识创新工程重要方向项目(kzcx3-sw-351) 

主　　题：寒区隧道 季节冻结深度 季节融化深度 隔热层 厚度 导热系数 

摘      要：根据冻土学基本理论推导寒区隧道围岩的季节冻结深度和季节融化深度计算公式。根据传热学的热流连续定律,分别计算隧道围岩的热流量及含隔热层和衬砌隧道围岩的热流量;采用当量换算法推导出寒区隧道隔热层厚度及导热系数的计算公式。以青藏铁路风火山隧道为例,采用推导的隔热层厚度及导热系数公式进行计算。结果表明:隧道DK1 159+046断面在2004年需要的隔热层厚度为4.1 cm,导热系数为0.03 W.(m.℃)-1;考虑未来50年升温2.6℃,全隧道铺设厚度为5 cm、导热系数为0.03 W.(m.℃)-1的隔热层,在前20年基本保证围岩不融化,在之后的30年围岩可能会融化。隧道实际的隔热层厚度为5 cm,导热系数为0.03 W.(m.℃)-1,2004年实测地温资料表明隧道围岩没有融化。此计算公式在寒区隧道设计的初始阶段,可用于指导隧道隔热层厚度和导热系数的参数设计。