本書為高原寒區(qū)隧道建設技術(shù)與實例。全書共十章，主要內(nèi)容包括：青藏高原典型鐵路隧道工程概況及特點， 寒區(qū)隧道洞內(nèi)環(huán)境溫度場分析，風火山隧道凍土圍巖保護技術(shù)，隧道洞內(nèi)碎屑流、高地應力薄層板巖隧道大變形和軟硬巖接觸帶隧道突水涌泥施工技術(shù)，嚴寒地區(qū)富水隧道凍害防治技術(shù)，高原隧道施工機械保障和高原隧道施工人員健康保障技術(shù)等。
書中介紹了高原、寒區(qū)隧道建設中關(guān)鍵技術(shù)，包括：高原寒區(qū)隧道工程的高海拔、嚴寒、多年凍土及特殊地質(zhì)問題， 寒區(qū)隧道洞內(nèi)環(huán)境溫度場理論，多年凍土圍巖保護、隧道結(jié)構(gòu)及防排水系統(tǒng)防寒保溫、高原隧道施工機械保障和高原隧道施工人員健康保障技術(shù)，碎屑流、高地應力薄層板巖隧道大變形和軟硬巖接觸帶涌水等特殊地質(zhì)的隧道建設技術(shù)。該書的及時出版，為高原、寒區(qū)隧道建設提供了重要參考資料。
在青藏高原修建高速鐵路長大隧道是一個世界性的技術(shù)難題，設計施工中會遇到一系列的風險和困難，高速鐵路隧道修建標準更高，應對復雜地質(zhì)的方法更難以把握。
海拔高度4 905 m，地處多年凍土的青藏鐵路風火山隧道；海拔為4 345 m，多次穿越斷層富水帶、碎屑流等不良地質(zhì)地層的蘭新高速鐵路祁連山隧道，全長9 490 m；海拔高度4 430 m，長段落的高地應力軟巖大變形隧道蘭新高速鐵路大梁隧道，這些地處高原寒區(qū)的隧道的先后成功建設，凝聚了參建者多年艱辛、智慧與奉獻，積累了豐富經(jīng)驗，提高了高海拔、高寒區(qū)隧道建設困難的認識。中鐵二十局集團有限公司聯(lián)合北京交通大學、石家莊鐵道大學等高校在建設中開展了 隧道通風技術(shù)及施工溫度場研究(2001G001E06)、昆侖山和風火山隧道施工機械性能及配套技術(shù)(2001G001E07)、青藏鐵路風火山隧道綜合施工技術(shù)研究（2001KG005）、世界第一高隧青藏鐵路風火山凍土隧道施工技術(shù)研究（2002G137）、寒區(qū)高速鐵路隧道溫度場時空演化規(guī)律及防凍技術(shù)研究（51778380）等系列研究工作，并對課題的研究成果總結(jié)匯總形成該專著。
本書系統(tǒng)總結(jié)了高海拔、高寒區(qū)、多年凍土保護技術(shù)，確定了隧道內(nèi)施工環(huán)境氣溫控制方法和控制值，提出了高海拔、高寒區(qū)、凍土隧道洞內(nèi)施工環(huán)境溫度場的理論模型，介紹了隧道施工環(huán)境溫度場分布規(guī)律；提出了凍土隧道圍巖溫度場理論模型，介紹了凍土圍巖溫度場分布規(guī)律；介紹了高海拔、高寒區(qū)、凍土隧道通風與供熱一體化系統(tǒng)，施工中全面控制隧道洞內(nèi)沿程環(huán)境氣溫，有效地保護了多年凍土。論證并提出高原隧道通風設計標準、通風系統(tǒng)和設備選型配套的設計原則及方法，介紹了高原專用隧道施工風機，有效保證了高原隧道施工洞內(nèi)空氣質(zhì)量。分析了寒區(qū)鐵路隧道洞內(nèi)空氣溫度場和圍巖溫度場規(guī)律，給出了隧道寒區(qū)劃分建議，介紹寒區(qū)隧道洞內(nèi)空氣和圍巖溫度場分布規(guī)律，寒區(qū)隧道洞內(nèi)溫度場不僅與洞外環(huán)境溫度有關(guān)，還與隧道圍巖原始地溫及列車行成速度與頻度有關(guān)，隧道建設中應結(jié)合實際氣象和地層穩(wěn)定等資料計算確定隧道結(jié)構(gòu)及防排水系統(tǒng)的防寒、保溫參數(shù)。介紹了祁連山高原隧道碎屑流形成機理及隧道穩(wěn)定性控制技術(shù)和大梁隧道高地應力薄層板巖隧道大變形控制技術(shù)，詳細介紹了祁連山隧道和大梁隧道以泄水洞為主，輔以保溫防寒水溝、保溫中心水溝和伴熱電纜采暖式水溝的排水系統(tǒng)綜合防寒、保溫技術(shù)，保證了開通后隧道的排水暢通，消除了運營期間的凍害及安全隱患。隧道工地海拔近5 000 m，空氣稀薄、缺氧嚴重，空氣中的含氧量僅為內(nèi)地(海平面)的50%，被稱為生命禁區(qū)，隧道施工人員集中、工人勞動強度大。因此，洞口制氧、供氧是貫徹以人為本、保障施工人員身體健康的重要舉措。針對內(nèi)燃機工作條件惡化、發(fā)動機功率下降，絕緣密封件功能降低等高原惡劣環(huán)境，研究提出了高海拔地區(qū)的適應性和功率保持技術(shù)、合理的設備選型與配套方案，并介紹了設備管理和安全保證體系，保證了高海拔、高寒區(qū)施工機械的正常運轉(zhuǎn)和安全使用。
本書由中鐵二十局集團公司鄧勇策劃，任少強、吳應明組織編撰；陳宏偉、任少強、朱永全、吳應明、王平安、冀勝利、譚忠盛和楊星智同志共同撰寫，高炎撰寫了第二章寒區(qū)隧道洞內(nèi)環(huán)境溫度場分析；賴滌泉教授提供了高原風機和供暖一體化機組成果資料，賈曉云和李現(xiàn)者提供了第三章風火山隧道凍土圍巖保護技術(shù)相關(guān)成果資料，全書由朱永全和楊星智負責編審，薛琪、曹萬玲、仲維玲參與編審工作。感謝其他同志在提供資料和文字編寫過程中所提供的幫助。
本書理論與實踐并重，經(jīng)典理論、方法與現(xiàn)代新技術(shù)、新方法相結(jié)合。為高原、高寒區(qū)隧道工程建設引提供參考，供工程技術(shù)人員和在校研究生閱讀參考。
由于時間倉促，水平有限，書中難免有不足之處，懇請專家和讀者批評指正。
任少強，陜西藍田人。工學博士，教授級高工，中鐵20局集團公司總工程師.長期從事橋梁、隧道施工技術(shù)、現(xiàn)場科技攻關(guān)工作，參加了南昆、西康、西南、青藏、蘭新二線等多項鐵路大線施工。積累了豐富的施工經(jīng)驗，是20局集團科技骨干之一。先后榮獲陜西省勞模、火車頭獎章、十二五全國建筑業(yè)企業(yè)優(yōu)秀總工程師等稱號，享受國務院特殊津貼。朱永全，男，1960年3月出生，著名隧道專家、教授、博導、全國勞模，現(xiàn)任石家莊鐵道大學地下工程系主任，學術(shù)帶頭人，國家地下工程教學團隊和河北省隧道教學團隊負責人，國務院特殊津貼。陳宏偉，字省非，甘肅甘谷人。經(jīng)濟學博士，高級工程師、一級建造師。王平安，男，1978年9月出生，2011年畢業(yè)于西安理工大學，土木工程專業(yè)，工學學士，隧道高級工程師。冀勝利，男，1968年10月出生，1991年畢業(yè)于石家莊鐵道學院，地下工程與隧道專業(yè)，教授級高工。譚忠盛，男，1963年5月出生，1999年畢業(yè)于西南交通大學，橋梁與隧道工程專業(yè)，獲博士學位，現(xiàn)任北京交通大學教授、博士生導師。楊星智，男，1987年6月出生，2011年畢業(yè)于石家莊鐵道大學，交通工程專業(yè)，工學學士，工程師，項目副總工程師，主要從事隧道、橋梁和軌道工程施工技術(shù)。
第一章青藏高原典型鐵路隧道工程概況與特點
第一節(jié)隧道工程概況
一、風火山隧道
二、祁連山隧道
三、大梁隧道
第二節(jié)高原環(huán)境特征
一、風火山地區(qū)
二、祁連山和大梁地區(qū)環(huán)境特征
三、氣候狀況及降雨量
四、生態(tài)環(huán)境及保護要求
第三節(jié)高原地質(zhì)特征
一、風火山隧道工程地質(zhì)及水文地質(zhì)
二、祁連山隧道工程地質(zhì)及水文地質(zhì)
三、大梁隧道工程地質(zhì)及水文地質(zhì)
第四節(jié)隧道工程特點
一、自然條件惡劣
二、環(huán)境保護
三、凍土隧道施工技術(shù)
四、隧道長距離穿越碎屑流地層
五、極高地應力軟巖隧道大變形
六、穿越高壓富水軟硬結(jié)合段落長，施工過程突水涌泥
七、高海拔隧道凍害問題嚴重，防止凍害發(fā)生難度極大
第二章寒區(qū)隧道洞內(nèi)環(huán)境溫度場分析
第一節(jié)寒區(qū)隧道洞內(nèi)空氣流體力學和傳熱學理論基礎
一、流體力學基本概念及性質(zhì)
二、隧道空氣動力學基本方程
三、圍巖傳熱學理論
四、寒區(qū)隧道內(nèi)空氣與圍巖對流換熱耦合控制方程
五、Fluent求解寒區(qū)隧道內(nèi)導熱與對流換熱耦合問題
第二節(jié)寒區(qū)運營隧道洞內(nèi)溫度場計算分析
一、計算模型及相關(guān)參數(shù)
二、自然風速影響因素分析
三、洞外環(huán)境氣溫影響因素分析
四、洞外環(huán)境氣溫與自然風速綜合影響因素分析
五、圍巖溫度（地溫）影響因素分析
第三節(jié)寒區(qū)隧道圍巖溫度場分析
一、計算模型的建立
二、 邊界條件及計算參數(shù)的設置
三、自然風速計算結(jié)果及分析
四、洞外環(huán)境平均氣溫計算結(jié)果及分析
五、圍巖初始溫度計算結(jié)果及分析
第四節(jié)祁連山隧道洞內(nèi)空氣及圍巖溫度場計算分析
一、祁連山隧道現(xiàn)場溫度實測
二、祁連山隧道洞內(nèi)空氣及圍巖溫度場分析
三、小結(jié)
第三章風火山隧道凍土圍巖保護技術(shù)
第一節(jié)隧道供熱保溫與控制系統(tǒng)
一、寒季洞內(nèi)供熱風溫估算和供熱系統(tǒng)加熱量計算
二、 高海拔高寒區(qū)隧道專用通風/空調(diào)一體化機組的研制
三、供熱通風系統(tǒng)的控制
四、洞內(nèi)施工防寒保溫技術(shù)
第二節(jié)凍土圍巖融化圈深度對隧道穩(wěn)定性影響分析
一、隧道穩(wěn)定性分析方法
二、計算結(jié)果與分析
三、洞內(nèi)外環(huán)境與巖面溫度測試分析
第四章祁連山隧道碎屑流形成機理及穩(wěn)定性控制技術(shù)
第一節(jié)碎屑流工程特征與形成機理
一、碎屑流定義
二、碎屑流工程特征
三、碎屑流形成機理分析
第二節(jié)隧道穿越碎屑流穩(wěn)定性控制技術(shù)
一、碎屑體超前預報
二、掌子面封堵
三、超前高位泄水
四、超前支護
五、初期支護
六、小結(jié)
第五章大梁隧道高地應力薄層板巖隧道大變形控制技術(shù)
第一節(jié)薄層板巖工程特性
一、地質(zhì)概況
二、圍巖物理力學性質(zhì)
三、地應力
四、軟巖變形特性
第二節(jié)高地應力板巖隧道大變形機理及分級
一、隧道大變形機理
二、隧道大變形的分級方法
三、大梁隧道大變形等級的劃分
第三節(jié)支護參數(shù)及預留變形量
一、現(xiàn)場試驗
二、極高地應力變形的統(tǒng)計分析
三、預留變形量
第四節(jié)薄層板巖隧道施工錨桿作用效果
一、現(xiàn)場測試
二、錨桿控制變形數(shù)值模擬分析
三、錨桿作用效果分析
第五節(jié)薄層板巖隧道格柵與型鋼作用效果
一、現(xiàn)場試驗方案設計
二、試驗結(jié)果
三、型鋼與格柵支護效果對比分析
第六節(jié)薄層板巖隧道施工變形輔助控制技術(shù)措施
一、大拱腳
二、長鎖腳錨管
三、鋼腰帶
四、濕噴混凝土施工技術(shù)
五、仰拱換填
第七節(jié)小結(jié)
第六章富水斷層及軟硬巖接觸帶隧道突水涌泥防治技術(shù)
第一節(jié)隧道施工突水涌泥災害情況
一、第一次突水涌泥
二、第二次突水涌泥
三、第三次突水涌泥
第二節(jié)突水涌泥災害特征和原因分析
一、災害特征
二、災害原因分析
第三節(jié)防治技術(shù)
一、預報技術(shù)
二、預警系統(tǒng)
三、綜合治理技術(shù)
第四節(jié)小結(jié)
第七章嚴寒地區(qū)富水隧道凍害防治技術(shù)
第一節(jié)國內(nèi)外寒區(qū)隧道凍害調(diào)研及凍害程度劃分
一、國內(nèi)寒區(qū)隧道綜合防凍害措施研究
二、國外寒區(qū)隧道綜合防凍害措施研究
三、國內(nèi)寒區(qū)隧道凍害調(diào)研
四、寒區(qū)隧道分區(qū)
五、國內(nèi)寒區(qū)隧道凍害類型及成因分析
六、 寒區(qū)隧道保溫排水技術(shù)分析
第二節(jié)隧道保溫段長度分析
一、寒區(qū)長大隧道洞內(nèi)溫度實測與分析
二、不同影響因素條件下圍巖溫度場變化規(guī)律
第三節(jié)隧道保溫層厚度分析
一、極端氣溫條件下保溫層適用范圍
二、不同氣溫和地溫條件下無保溫層溫度場分布規(guī)律
三、不同氣溫和地溫條件下有保溫層溫度場分布規(guī)律
第四節(jié)防凍脹內(nèi)置式保溫襯砌結(jié)構(gòu)
一、內(nèi)置式保溫襯砌結(jié)構(gòu)形式與參數(shù)
二、內(nèi)置式保溫襯砌施工
三、運營階段出現(xiàn)的凍害情況
第五節(jié)防排水及防凍害技術(shù)
一、祁連山隧道、大梁隧道施工中涌水情況
二、隧道施工階段的防排水
三、嚴寒地區(qū)隧道主要防排水措施設計
四、運營階段凍害情況及附加防寒排水設施
第六節(jié)小結(jié)
第八章高原隧道施工機械保障技術(shù)
第一節(jié)高原型工程機械的特殊要求
一、青藏鐵路早期施工機械設備情況
二、高原型工程機械的特殊要求
第二節(jié)高原發(fā)動機功效測試
一、測試系統(tǒng)的搭建
二、參數(shù)標定
三、測試步驟
四、新機外特性分析
五、舊機外特性分析
六、新舊發(fā)動機性能對比分析
七、工作效率的數(shù)學模型
第三節(jié)高原空壓機功效測試
一、測試系統(tǒng)的搭建
二、實驗結(jié)果與分析
第四節(jié)高原內(nèi)燃機功率保持技術(shù)
一、高原對柴油發(fā)動機的影響
二、柴油機功率補償
三、柴油機功率匹配
四、發(fā)動機高原適應性改造技術(shù)
第五節(jié)設備維修保養(yǎng)技術(shù)
一、建立完善的設備管理制度
二、設備防寒防凍技術(shù)及措施
三、油料使用與管理
第九章高原隧道施工人員健康保障技術(shù)
第一節(jié)高原隧道制氧、供氧系統(tǒng)
一、高原制氧方式的選擇
二、供氧方法分析與選擇
三、供氧量及能耗計算
四、系統(tǒng)方案
五、制氧、供氧系統(tǒng)運行及使用效果
第二節(jié)風火山隧道通風模式及通風設計
一、高海拔隧道施工通風標準及系統(tǒng)設計計算方法
二、工程特點及對環(huán)境控制的要求
三、通風系統(tǒng)設計
四、GYFS100型高原軸流式隧道通風機的研制
五、高原軸流風機性能特性的分析與評價
六、通風系統(tǒng)工作參數(shù)測試結(jié)果
第三節(jié)祁連山隧道通風系統(tǒng)設計
一、通風方案的制定依據(jù)
二、隧道施工環(huán)境標準
三、通風管理
四、祁連山隧道通風系統(tǒng)設計
第四節(jié)洞內(nèi)空氣質(zhì)量測試分析
一、主要試驗測試儀器和方法
二、風火山隧道洞內(nèi)空氣質(zhì)量測試分析
三、祁連山隧道洞內(nèi)空氣質(zhì)量測試分析
第五節(jié)高原施工人員健康保證技術(shù)
一、體力勞動強度分級
二、高原地區(qū)人體技機能測試
三、高原環(huán)境下的人體機能保障措施
第十章結(jié)論與展望
第一節(jié)結(jié)論
一、克服了高原高寒極端環(huán)境和多項不良地質(zhì)問題，成功建設了青藏
高原長大鐵路隧道
二、形成了高海拔、高寒區(qū)、多年凍土保護技術(shù)
三、成功研制和應用了高海拔、高寒區(qū)、凍土隧道通風與供熱一體化
系統(tǒng)，實現(xiàn)了隧道洞內(nèi)沿程環(huán)境氣溫的全面控制
四、分析掌握了寒區(qū)鐵路隧道洞內(nèi)空氣溫度場和圍巖溫度場規(guī)律
五、祁連山隧道碎屑流形成機理及隧道穩(wěn)定性控制技術(shù)
六、大梁隧道高地應力薄層板巖隧道大變形控制技術(shù)
七、高原隧道排水防寒技術(shù)
八、形成了高原隧道制氧、供氧系統(tǒng)技術(shù)
九、高原隧道施工機械保障技術(shù)
第二節(jié)展望
一、高原、高寒、凍土隧道施工經(jīng)驗不足
二、寒區(qū)隧道洞內(nèi)溫度場理論需進一步深入
參考文獻
后記
書單推薦
