①课题来源与背景 近年来重大工程实践表明，过去国内外对深季节冻融环境丰富浅地下水强风化与全风化膨胀岩或膨胀土隧道开挖扰动下稳定控制和冻害防控方面的研究近系空白，现有研究多数针对非寒区膨胀土的物理力学机理、分类方法和本构模型等，致使目前在这种复杂场地高铁隧道建设中一直缺乏科学合理的且基于完整理论体系的设计方法、施工技术，特别是当考虑冻融循环－施工扰动耦合作用时，不能对支挡结构进行可靠的稳定性分析与计算，难以合理确定开挖工艺与支护方法。因此，对深季节冻土区强风化与全风化膨胀岩或膨胀土场地中隧道开挖问题的基本理论和设计施工方法应该进行多方面、深层次研究。吉图珲高铁东兴隧道场地中分布着大量的强风化~全风化膨胀岩层或膨胀土层，工程地质条件特殊，隧道进口处的膨胀岩土具有强膨胀性，给隧道进洞带来了不小难度。现场监测反映，采用三台阶七步法开挖时，围岩变形很大，发生轻微的塌方冒顶。设计变更后采用CRD法，进行人工开挖，控制循环进尺深度为50cm，衬砌收敛变形减小，但改进后的工法施工速率缓慢，亟待提出一种基于时变力学理论且适用于膨胀土场地开挖工程的快速施工和有效支护方法。加之，该场地是典型的季节冻土区、地下水浅表，严寒季节潜在冻害问题突出，因而需要深入了解深季节冻土区强风化与全风化膨胀岩或膨胀土场地开挖工程的冻害情况，并有针对性的提出可靠的施工方法和病害处理技术。 ②研究目的与意义 针对高寒区的深季节冻融、浅地下水、强风化膨胀岩、松散覆盖层等复杂场地条件，依托于吉林－图们－珲春高速铁路东兴隧道建设工程，采用现场监测、试验检测与理论分析、数值模拟、经验比对等相结合的手段，研究人工暗挖施工与冻害预防的设计方法、施工技术、工艺流程、技术关键，致力于提出人工暗挖施工与冻害预防的科学合理的成套技术，可以推广应用于同类场地条件与同类工程的人工暗挖施工与冻害预防。 ③主要论点与论据 针对强风化膨胀岩－松散覆盖层－浅地下水场地条件的浅埋大断面隧道，研究提出的人工暗挖技术、冻害预防技术均具有原创性。人工暗挖方法--预留土柱上下分步左右同步开挖工法，充分考虑土拱（压力拱）的形成条件，立足利用土拱的承载力（支撑效应），对于大断面强风化~全风化膨胀岩或膨胀土的情况，变大断面开挖为小断面分步开挖，且缩短开挖与支挡间的间隔时间。冻害预防技术的核心思想在于"止水"，利用石灰层遇水反应后的体积微膨胀和钙化效应，提高石灰层密实性，达到隔水的效果，进而阻断冻害的可能性。 ④创见与创新 （1）提出一整套高寒区强风化膨胀岩复杂场地高速铁路浅埋大断面隧道人工暗挖施工与冻害预防综合技术； （2）研制了开放系统三维应力状态静力／动力冻融试验装置； （3）提出膨胀土浅埋大断面隧道人工暗挖方法--预留土柱上下分步左右同步开挖工法； （4）立足解决水的问题，提出了深季节冻土区岩土工程冻害防控的新方法； （5）建立了考虑施工与行车振动的隧道－公路之间静动相互作用分析方法。 ⑤社会经济效益，存在的问题 高寒区强风化膨胀岩复杂场地高速铁路浅埋大断面隧道人工暗挖施工与冻害预防综合技术科技成果已在吉图珲高速铁路、哈佳高速铁路等建设中获得成功应用，在区域性试验中完成中试，亟待进一步推广适用，以确保上述技术的适用性和稳定性。其中，预留土柱上下分步左右同步开挖工法在高速铁路和城市地铁工程建设特殊土场地施工中占有的极大需求，其安全性和有效性为之大规模应用奠定了基础，该工法在吉林－图们－珲春快速客运专线东兴隧道工程中使用，节约了成本，缩短了工期，且有效规避了安全事故。对于冻害防控措施，在东兴隧道工程中效果显著，其施工材料价格低廉、易获取，与普通衬砌做法的成本大致相等，但防冻害效果突出、维护费用小、耐久性好，因而社会经济效益显著。 ⑥历年获奖情况 无

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