6月16日，2023世界交通运输大会超大跨度隧道支护理论与技术论坛召开，论坛关注不同温度环境下对隧道建设养护的影响，以及不同环境条件下隧道裂缝的监测检测。论坛由长安大学教授罗彦斌和交通运输部公路科学研究院正高级工程师许崇帮主持。

关键词：温度

温度对隧道建设养护有直接影响，此次论坛有很多报告内容与此相关。中南大学副教授傅金阳在《极端环境温度条件下隧道衬砌混凝土早期开裂机理及防控措施》指出，其研究基于热力学理论、热力学参数的时变特征模型、水化产热复合指数型热量方程，以及隧道混凝土模板养护及拆模后的界面状态边界条件，通过二次开发建立了早龄期混凝士多因素耦合扩展有限元方法模型。该模型可用于计算极端温度环境条件下隧道早龄期温度场、湿度场、应力场及裂缝扩展路径的模拟，但环境温湿度边界条件对最终隧道混凝开裂机理具有重要影响。

混凝土早龄期开裂影响因素多、机理复杂，难以明确区分凝缩、干缩、温缩等作用。融合多因素耦合作用的数值分析方法，能有效反应该综合作用过程，具有很好应用前景。

长安大学讲师朱谭谭在《多因素耦合作用下寒区隧道冻胀力与冻胀变形》报告中介绍，岩石冻胀率与孔隙率、弹性模量、温度、饱和度相关。在研究冻融圈围岩径向边界条件时发现，围岩每发生单位径向位移所需要的应力与围岩弹性抗力系数有直接关系；衬砌上一点发生单位位移所需围岩压力与衬砌等效弹性抗力系数有直接关系；冻融圈径向边界条件为恒刚度约束。衬砌冻胀力和冻胀变形与围岩物理力学性质和衬砌等效抗力系数相关。

另一位长安大学教师赵鹏宇在《年周期下寒区隧道衬砌结构和围岩沿径向温度场简化解析解》提出，隧道洞内气温沿纵向变化主要由空气和衬砌表面对流换热所引起，要得出隧道沿纵向气温解析计算方法，进而确定纵向防冻保温设防长度，首先要探明隧道衬砌结构与围岩沿径向深度热传导特征与解析计算方法。

    现场测试和数值模拟计算得到的隧道衬砌结构、围岩年平均温度沿径向深度变化规律与理论推导一致，均呈对数函数升高。理论解析得到的衬砌结构、围岩年平均温度和数值模拟计算差值较小，低于0.1摄氏度。

兰州交通大学副教授高岳在《竹缠绕管在西北寒冷黄土地区铁路隧道提高中心水沟埋设位置的尝试》介绍了竹缠绕管相关技术。竹缠绕管由竹子为基材，以树脂为胶黏剂，采用缠绕工艺加工成型。特点有无用钢量、接头简便、内壁光滑排水能力强等。近年来，竹缠绕复合管在被广泛利用于市政管道、管廊项目，且能够满足节能减排的相关需要。

研究团队开发了基于CAN总线和DS18B20传感器的多点测温系统，实现了隧道内长距离有线信号多点温度场的实时观测。实测温度数据显示：仰拱填充层的钻孔中埋深80厘米，无负温。道床底面至竹缠绕管顶面距离134.5厘米，大于80厘米，则管道内无负温，应做好检查井双层保温措施，并安装密封橡胶垫圈，避免冷桥等效应产生。

论坛专家作相关报告

关键词：监测检测

长安大学系副主任、副教授钱超在《公路隧道断面形状对火灾疏散环境的影响研究——以单洞四车道为例》报告中详细介绍了火灾工况下烟气蔓延以及温度场分布情况与拱形断面隧道的区别，传统拱形断面烟气扩散规律很可能不适用于矩形断面隧道。研究表明，在同火灾规模、同跨度的条件下，矩形断面隧道临界风速小于拱形断面隧道，隧道临界风速的确定应充分考虑不同断面形状的影响；断面形状显著影响隧道内火灾温度场和烟气场分布，拱形断面隧道顶部空间大，蓄烟能力较强，人员疏散环境整体优于矩形断面隧道。

苏交科集团运维事业部经理刘军在《元宇宙中的长大隧道安全运营和精细化管理》中提出了地下“北斗”的概念。地下“北斗”涵盖隧道智能感知/识别/定位/物联网，Smart线缆-定位+识别+语音物联网（定位北斗）， Smart线缆-智能感知+定位+识别（探测北斗），Smart线缆-窄带物联网+高带宽融合通信（通信北斗）等，功能可实现人员探测/定位/分布，身份设别/轨迹追踪，无线语音通信，位置报警/联动，APP电子巡查，多媒体调度指挥，指定路线导航，电子围栏/区域限制。

“AI+BigData”则是刘军的另一重要概念。“AI+BigData”利用大数据技术，通过分析积累的监测数据，可做故障点预判、空间人员异常行为分析、经济寿命趋势分析等增值业务。挖掘空间环境、设备、人员行为、沉降和地理GIS系统，空间设计图纸、竣工图纸之间的关联关系，构建空间运行情况的智能模型，大数据与AI结合，采用领先的数据分析和机器学习技术，让预测设备故障变得更加容易。

中交隧桥（南京）技术有限公司科技研发中心主任李东彪在《基于改进Mask R-CNN深度学习算法的隧道裂缝智能检测方法》中提到，采用Mask R-CNN网络模型进行裂缝检测，对比传统目标检测算法，不仅能对裂缝位置进行准确定位，同时可以获取裂缝分割掩膜，便于后续基于掩膜进行裂缝参数计算，得到更精确的裂缝长度及宽度，为隧道裂缝检测提供一种新型自动化检测方法。由于后续针对裂缝几何特征参数分析需要准确的裂缝区域掩膜，因此需进一步提升Mask R-CNN模型对裂缝检测和分割的准确性，可通过改进网络结构等进一步展开研究。

长安大学讲师刘伟伟在《大跨度绿泥石片岩隧道大变形机理与控制技术》报告中，介绍了关于连城山隧道的相关研究，连城山隧道绿泥石片岩地层的强度应力比小于1，位于极高地应力区。高地应力、弱强度、低弹模、水稳性差等物理力学性质为大变形的孕育和发展提供了地质环境和原生条件。

连城山隧道绿泥石片岩地层变形主要经历了急剧增长、持续增长、缓慢增长和变形失稳四个阶段。单层I22b钢架支护条件下隧道支护特征曲线呈现线性增长规律，平均支护刚度仅为每米0.3兆帕，初期支护提供的支护刚度和支护抗力难以满足围岩稳定需要。基于连城山隧道大变形处置实践，提出了绿泥石片岩地层隧道“三台阶留核心土法+大预留、多层、分次支护+大管径长锁脚锚管+深仰拱”的大变形控制技术体系。

山东高速集团有限公司创新研究院中级研究员李帆在《高地应力作用下高边墙洞室劈裂破坏模型试验研究》中获得了三项结论。

获得高边墙洞室开挖卸荷的非线性变形特征。测试获得开挖卸荷过程中高边墙洞室高边墙部位劈裂破坏围岩的位移、应变和应力呈现波峰与波谷间隔分布的振荡性衰减变化，洞顶围岩的位移、应变和应力仍然呈现传统的单调衰减变化。

获得高边墙洞室劈裂破坏的破坏机制。在高地应力条件下，高边墙洞室出现了平行的分层劈裂破坏，但平行劈裂裂缝并没有形成环形闭合的分区破裂；在动力开挖状态下，初始最大主应力平行于洞室轴向且超过一定量值是引起高边墙洞室产生分层劈裂破坏的重要原因，这一重要发现为下一步开展劈裂破坏力学建模奠定了重要基础。

获得高边墙洞室围岩破裂模式变化规律。当初始地应力增大到一定量值（即地下洞室埋深增大到一定深度），高边墙洞室逐渐从劈裂破坏向分区破裂转化。

关键词：计算研究

此次论坛吸引了年轻的高校教师，更为莘莘学子提供了展示学术科研能力的舞台和机会。来自中南大学博士研究生冯志耀、 西南交通大学博士研究生唐浪洲、长安大学硕士研究生董体健、 华南理工大学硕士研究生张晏铭先后报告了他们的研究方向和成果。

冯志耀在《泡沫改良土塑流性和渗透的试验研究》介绍，泡沫的性能主要取决于表面活性剂的类型和性质，表面活性剂分子包括亲水基和疏水基基于界面化学的基本原理，可通过复配不同类型的表面活性剂来提高泡沫的品质。通过大量试验尝试，发现这两种表面活性剂复配具有良好的增稠效果。研究成果包括研发了一种适用于富水砂性地层的增稠型泡沫，其半衰期为175分钟，发泡倍率为15；相比于常规型泡沫，即使在高含水率情况下，增稠型泡沫与砂土仍具有较强的结合能力；相比于常规型泡沫泡沫改良土，增稠型泡沫改良土具有合适的塑流性，其渗透系数下降了两个数量级，且维持较长的稳定期。

唐浪洲在《基于Timoshenko梁模型的穿越软硬岩隧道纵向地震动力响应的Green函数解析解》表示，目前对隧道穿越软硬岩的抗震研究主要采用数值模拟和振动台模型试验，而解析方法的研究很少。数值模拟需要掌握较高的数值理论和软件操作技能，而振动台模型试验成本高、周期长。需要对隧道穿越软硬岩的抗震解析方法进一步研究。

数值内力与理论解对比显示，弯矩峰值的变化主要集中在软硬岩界面两侧，靠近界面的软岩弯矩最大；从总体上看，软硬岩界面附近的剪切力较大，远离软硬岩界面的剪切力较小，整个隧道的最大剪切力发生在软岩界面附近；隧道纵向弯矩和剪力解析解的最大2-范数偏差不超过0.2；隧道纵向弯矩和剪力的解析解与数值解具有较好的相关性，皮尔逊相关系数均大于0.94。因此，研究中提出的穿越软硬岩隧道纵向动力闭合理论解已经得到了有力的验证。

董体健在《考虑热位差影响的隧道喷射混凝土单层衬砌沿程阻力系数计算与测试分析》报告中，着重介绍了天台山隧道的相关研究。在天台山隧道1号斜井喷射混凝土单层衬砌试验段共设置了26个几何尺寸监测断面，实测得到断面净空面积63.60~67.80平方米，周长30.90~32.04米，相应的当量直径8.16~8.45米，因此喷射混凝土单层衬砌净空断面沿纵向均一性相对较差，将形成一定的通风阻力。根据流体力学原理，考虑热位差影响，对现有隧道通风沿程阻力系数计算公式进行了推导和修正。根据现场测试结果，得到天台山隧道1号斜井通风沿程阻力系数值为0.0365，平均壁面粗糙度为72.5毫米。

张晏铭在《超载作用下土岩复合地层盾构隧道变形及破坏特征模型试验研究》提到，研究旨在探究超载作用下不同硬岩比的土岩复合地层中隧道的变形及破坏特征，并优化现行保护标准。研究表明，硬岩比对超载作用下盾构隧道的位移发展及分布影响显著，结构的临界失稳荷载等级随着硬岩比增大而提高，结构破坏椭圆度随之减小；硬岩严格限制了隧道结构的位移，硬岩比的增大加强了结构外部围岩的约束作用，进而增强了结构的整体刚度，显著地控制了隧道椭变，改变了结构变形形态。但刚度的加强也使结构呈现脆性性状，位移发展速率出现明显突变点。

【编辑： 任 燕】
【审核：余大鹏】
【终审：张波】