許 鵬，伍毅敏，嚴(yán)曉東，梁煒明，胡凱巽

（1.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075；2.中國鐵路哈爾濱局集團(tuán)有限公司 工務(wù)部，黑龍江 哈爾濱 150001）

隨著我國高速鐵路的建設(shè)逐步向高海拔、高緯度地區(qū)延伸，嚴(yán)寒地區(qū)的高鐵隧道將越來越多，這些隧道將無可避免地面臨凍害問題［1-3］。目前我國嚴(yán)寒地區(qū)高鐵隧道工程數(shù)量不多，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與工程經(jīng)驗(yàn)不足，隧道防凍設(shè)計(jì)和保溫措施參照既有隧道的設(shè)防方法及理念難免會(huì)造成偏差［4］。特別是低估寒區(qū)高鐵隧道內(nèi)最低氣溫和負(fù)溫區(qū)段長度將導(dǎo)致隧道防凍措施不足［5］，在冬季易于引發(fā)環(huán)向排水系統(tǒng)凍結(jié)，以及新發(fā)滲漏水和掛冰等病害，使得隧道行車安全保障難度和運(yùn)營成本倍增。因此，開展嚴(yán)寒地區(qū)高鐵隧道溫度場監(jiān)測并分析其分布規(guī)律，對指導(dǎo)隧道防凍設(shè)計(jì)、保證洞內(nèi)行車安全、減少運(yùn)營成本等具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者針對寒冷地區(qū)隧道的溫度場開展了大量的監(jiān)測工作。對韓國江原市104條公路隧道［6］的溫度監(jiān)測結(jié)果表明，受外界溫度影響，隧道洞口溫度隨時(shí)間變化顯著。對我國烏鞘嶺隧道群［7-8］的溫度場監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，日周期波動(dòng)是隧道溫度場的一大重要特征，襯砌混凝土經(jīng)歷的日周期凍融循環(huán)次數(shù)隨著進(jìn)深的增加呈下降趨勢，對于長度在1 000～3 000 m的隧道，凍融循環(huán)可在縱向全范圍內(nèi)發(fā)生。對柞木臺隧道［9］的溫度場監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，隧道橫斷面左右兩側(cè)的溫度變化過程不同步，隧道縱向上溫度分布不對稱，且間歇性交通風(fēng)或自然風(fēng)引起隧道內(nèi)氣溫急劇變化的時(shí)間短暫，洞內(nèi)氣溫很快恢復(fù)原有趨勢。上述研究中的隧道大多位于寒冷地區(qū)，將這些地區(qū)的溫度場分布規(guī)律與氣候更為惡劣、極端的嚴(yán)寒地區(qū)進(jìn)行類比，會(huì)存在一定偏差。

根據(jù)寒冷地區(qū)隧道溫度場的監(jiān)測結(jié)果，多位學(xué)者在溫度場解析計(jì)算［10-12］、保溫層設(shè)計(jì)計(jì)算［13-14］及防凍措施［15］有效性分析等方面進(jìn)行深入研究。對玉希莫勒蓋隧道［16］厚5 cm 的保溫層進(jìn)行可靠性分析，證實(shí)無保溫層時(shí)，隧道的徑向最大凍結(jié)深度在1.5～2.0 m范圍內(nèi)，當(dāng)鋪設(shè)5 cm 厚的保溫層后，徑向凍結(jié)深度降為0.5 m。興安嶺隧道［17］在襯砌表面不敷設(shè)保溫層的情況下，徑向最大凍深甚至可達(dá)到1.5～5.1 m。對榆樹川隧道［18］的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，隧道進(jìn)出口段凍結(jié)長度與風(fēng)速密切相關(guān)，隨著風(fēng)速增大，凍結(jié)長度呈線性增大趨勢，在考慮經(jīng)濟(jì)性的情況下，隧道進(jìn)出口段施作防凍保溫措施應(yīng)有所不同。此外，對考慮自然風(fēng)條件下的嘎隆拉公路隧道［19］進(jìn)行溫度場數(shù)值分析，表明鋪設(shè)于二襯表面厚6 cm 的保溫層可以有效得防止隧道和圍巖的凍融損傷。對青海知亥代公路隧道［20］進(jìn)行有限元耦合分析，發(fā)現(xiàn)2 種保溫層鋪設(shè)方式中，鋪設(shè)至距洞口600 m 處斷面的保溫效果，要優(yōu)于鋪設(shè)至洞內(nèi)年最低氣溫為0 ℃處斷面。事實(shí)上，在高速鐵路隧道中，保溫層只能在初支和二襯之間鋪設(shè)，其保溫效果與公路隧道在二襯表面鋪設(shè)保溫層的形式存在較大差異，保溫效果需要進(jìn)一步研究。

本文以位于嚴(yán)寒地區(qū)的治山隧道和虎峰嶺隧道為依托，監(jiān)測2 座高速鐵路隧道2018年12月—2019年4月的溫度場，得到該地區(qū)的隧道溫度場分布規(guī)律和地層溫度；采用數(shù)值模擬的方法，研究初支與二襯間設(shè)置5 cm 厚保溫層的隧道溫度場分布規(guī)律及保溫層的保溫效果，分析合理的保溫層厚度及其縱向鋪設(shè)長度，以期為嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路隧道的凍害設(shè)防提供參考。

1 溫度場監(jiān)測

1.1 工程概況

哈爾濱—牡丹江高速鐵路（哈牡高鐵）位于我國黑龍江省境內(nèi)，路線全長293.2 km，設(shè)計(jì)時(shí)速250 km。全線隧道共39 座，選取其中具有代表性的治山隧道和虎峰嶺隧道進(jìn)行溫度場監(jiān)測，2 座隧道均為單洞雙線隧道。

2 座隧道均位于東北小興安嶺支脈的林海雪原區(qū)域。虎峰嶺隧道是我國嚴(yán)寒地區(qū)最長的高鐵隧道，也是哈牡高鐵的重難點(diǎn)控制工程之一，全長8 755 m，最大埋深約275 m。所經(jīng)區(qū)域?yàn)橹械蜕絽^(qū)，山勢陡峭，地表森林密布，深溝發(fā)育。隧道進(jìn)口位于陰面山坡，出口位于陽面山坡。隧道穿越地層巖性為花崗巖，巖體多向節(jié)理發(fā)育。隧址區(qū)年平均氣溫2～10 ℃，極端最低氣溫-44 ℃，降雪期約120 d（當(dāng)年11月—次年4月）。治山隧道長2 555 m，與虎峰嶺隧道相鄰，其氣候、地質(zhì)條件與虎峰嶺隧道基本相同。

2 座隧道采用的防凍保溫措施均為：在隧道初支與二襯之間設(shè)置5 cm 厚的聚氨酯泡沫保溫層，并在洞口段設(shè)置深埋中央溝和保溫出水口。

1.2 監(jiān)測方法及設(shè)備

為得到嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路隧道溫度場的分布規(guī)律，選取不同斷面開展溫度場現(xiàn)場監(jiān)測，治山隧道設(shè)置監(jiān)測斷面9 個(gè)；虎峰嶺隧道主洞23 個(gè)，2 號斜井2 個(gè)。采用可在-40～85 ℃的環(huán)境下連續(xù)工作6個(gè)月的智能溫度記錄儀［7-8］，記錄儀的溫度傳感器全部安裝在襯砌表面，距離檢修道頂面高3 m 處。監(jiān)測斷面布設(shè)位置及間距如圖1所示。

圖1 監(jiān)測斷面布設(shè)位置及間距（單位：m）

2 溫度場分布規(guī)律

結(jié)合近5年歷史氣溫資料，總結(jié)該地區(qū)冬季溫度變化規(guī)律為：每年10—12月氣溫持續(xù)下降，次年1月下旬—2月上旬出現(xiàn)極端低氣溫，2月下旬氣溫開始回升。因此，選擇2018-12-03，2019-02-06 和2019-02-25 共3 d，分別作為當(dāng)?shù)貧鉁叵陆禃r(shí)段、極端低氣溫出現(xiàn)時(shí)段和氣溫回升時(shí)段的觀察日。通過分析溫度曲線整體變化趨勢，發(fā)現(xiàn)2019-01-16 當(dāng)日出現(xiàn)數(shù)據(jù)跳躍，與該地區(qū)歷史氣溫變化不符，追溯原因后發(fā)現(xiàn)為特殊情況導(dǎo)致，遂補(bǔ)充羅列為特殊情況觀察日。

2.1 治山隧道

監(jiān)測期內(nèi)，治山隧道進(jìn)口溫度呈現(xiàn)以天為周期的波動(dòng)變化。以2018年12月中旬連續(xù)72 h 的襯砌表面溫度為例，得到隧址區(qū)日周期溫度變化規(guī)律如圖2所示。隧道進(jìn)口的溫度變化呈以天為周期的循環(huán)波動(dòng)趨勢，最高溫度出現(xiàn)在每天約12：00～13：00，最低溫度出現(xiàn)在每天約7：00～8：00，溫度波動(dòng)范圍在10～17 ℃；在1個(gè)溫度波動(dòng)周期內(nèi)，降溫過程占據(jù)了3/4，從當(dāng)日13：00持續(xù)到第2天8：00（黃色區(qū)域），而升溫過程只占據(jù)1/4（藍(lán)色區(qū)域）。

圖2 治山隧道進(jìn)口襯砌表面溫度曲線

4 個(gè)觀察日中，治山隧道各斷面的溫度場分布如圖3—圖5所示。除考察各觀察日全天溫度場整體分布規(guī)律外，還選取進(jìn)口氣溫最高時(shí)段內(nèi)的13：00時(shí)和受洞外氣溫影響最小的隧道中部斷面（距進(jìn)口1 530 m處），分析特定時(shí)間、特定位置下的隧道襯表溫度分布規(guī)律。由圖3—圖5可得到如下結(jié)論。

圖3 4個(gè)觀察日全天的治山隧道溫度場分布

圖5 4個(gè)觀察日全天的治山隧道中部斷面處溫度場分布

（1）2018-12-03當(dāng)日，隧道進(jìn)口溫度為-12 ℃時(shí)，隧道內(nèi)最高溫度為-1 ℃。其余各觀察日，隧道襯表溫度也均呈洞口段低、中間段高的分布趨勢，這與既往大多數(shù)研究相符，即冬季隧道襯表溫度中間段高、洞口段低。

（2）2019-02-06 當(dāng)日，隧道襯表溫度沿隧道縱向呈不對稱分布。當(dāng)天隧道進(jìn)口端的最低溫度出現(xiàn)在上午7：00 時(shí)，達(dá)到-32 ℃，此時(shí)整個(gè)隧道所有監(jiān)測斷面均在-5 ℃以下；到13：00 時(shí)，雖然進(jìn)口端回升至-15 ℃，但隧道內(nèi)依然處于-5 ℃以下。當(dāng)天隧道中部斷面溫度最高-5 ℃，最低-13 ℃，尚不清楚洞內(nèi)保溫在如此低的酷寒天氣下是否有效。2月份隧道襯砌表面掛冰現(xiàn)象非常嚴(yán)重，出現(xiàn)原因可能是隧道保溫層在低溫下失效，引起環(huán)形和縱向排水管凍結(jié)，進(jìn)而引起隧道周圍的地下水壓力增加，水從防水失效的地方滲漏并結(jié)冰。

圖4 4個(gè)觀察日全天的治山隧道中部斷面處溫度場分布

（3）2019-02-25當(dāng)日，從中午到16：00時(shí)，因山體陽面的持續(xù)日照影響，隧道出口段襯砌表面溫度明顯升高，但隧道中部斷面全天在0 ℃以下。

（4）2019-01-16 當(dāng)日，隧道進(jìn)口襯表全天溫度在0 ℃以上，并于13：00 時(shí)達(dá)到7 ℃，但此時(shí)距隧道進(jìn)口90 m 處斷面的溫度為-8 ℃；中部斷面全天溫度均在-4 ℃以下。隧址區(qū)氣候資料顯示當(dāng)日風(fēng)力等級為1級，在隧道內(nèi)無自然風(fēng)的條件下，隧道洞口外氣溫對洞內(nèi)氣溫影響距離有限，列車風(fēng)對洞內(nèi)溫度場的影響并不顯著。當(dāng)日出現(xiàn)異常高溫，經(jīng)查閱氣候資料及走訪工作人員獲知，是小范圍山火所致（已被及時(shí)撲滅），隧道進(jìn)口溫度受山火影響出現(xiàn)了正溫的情況，而洞內(nèi)溫度受其影響較小，仍呈負(fù)溫。

2018年12月—2019年5月，治山隧道各監(jiān)測斷面的襯表月平均溫度分布如圖6所示。由圖6可知：總體上，月平均溫度沿隧道縱向呈不對稱分布；2018年12月—2019年2月，各監(jiān)測斷面的月平均溫度隨到洞口距離的增大而升高，進(jìn)口與距進(jìn)口1 080 m 處監(jiān)測斷面的月平均溫度差達(dá)到10 ℃；隧道洞口溫度受隧道外冷空氣的影響較大，隨著氣溫的升高，隧道各斷面月平均溫度差逐漸變小，如3月—5月各斷面的月平均溫度差不超過3 ℃；在寒冷的12月—次年2月，隧道的月平均溫度為負(fù)，特別是最寒冷的1月，隧道月平均溫度在-6 ℃以下。

圖6 治山隧道各監(jiān)測斷面襯表月平均溫度分布

2.2 虎峰嶺隧道

4 個(gè)觀察日中，虎峰嶺隧道各斷面溫度場的分布如圖7—圖9所示。與治山隧道類似，除了整體溫度場之外，還選取13：00 時(shí)和隧道中部斷面（距進(jìn)口4 500 m 處）分析特定時(shí)間、特定位置下的隧道襯表溫度分布規(guī)律。由圖7—圖9可得出如下結(jié)論。

圖7 4個(gè)觀察日全天的虎峰嶺隧道溫度場分布

圖8 4個(gè)觀察日13：00時(shí)的虎峰嶺隧道溫度場分布

圖9 4個(gè)觀察日全天的虎峰嶺隧道中部斷面處溫度場分布

（1）2018-12-03當(dāng)日，隧道總體升溫明顯不對稱，進(jìn)、出口端的溫度分別從洞口向隧道深處緩慢和迅速上升。13：00 時(shí)，隧道進(jìn)口和出口的溫度分別為-12和-2 ℃。隧道中部斷面全天在0 ℃以下。

（2）2019-02-06 當(dāng)日，隧道溫度分布曲線與2018-12-13 基本一致。值得注意的是，隧道所有監(jiān)測斷面全天溫度均在0 ℃以下，中部斷面均在-1.5 ℃以下，這意味著如果隧道存在滲漏水，很可能整個(gè)隧道范圍內(nèi)都會(huì)發(fā)生掛冰凍害，相應(yīng)的巡檢和打冰作業(yè)工作量將大大增加。

（3）2019-02-25 當(dāng)日，隧道總體升溫近似對稱分布，進(jìn)、出口均為距洞口約100 m 范圍內(nèi)迅速升溫，隧道深處其余位置溫度則基本保持不變。這是因?yàn)?，?dāng)隧道兩側(cè)的大氣壓差不足以克服隧道壁的沿程阻力時(shí)，隧道內(nèi)不能形成自然風(fēng)，隧道內(nèi)只在距洞口很短的范圍內(nèi)會(huì)受外界溫度的影響，其余位置則主要受地?zé)崮艿挠绊?。由于該區(qū)域非常寒冷，雖然隧道內(nèi)的溫度遠(yuǎn)高于隧道外，但在隧道中部斷面，全天溫度均在0 ℃以下。

（4）2019-01-16 當(dāng)日，隧道中部斷面全天溫度均在-2 ℃以下，但白天時(shí)略有波動(dòng)。因外界氣溫突然升高但隧道內(nèi)溫度仍然較低，導(dǎo)致隧道只有進(jìn)口端溫度較高，隧道其余位置隨著與進(jìn)口距離的增大，與進(jìn)口的溫度差也在逐漸增加，這與烏鞘嶺隧道群1號隧道2月份的溫度場分布非常相似［7］。

綜上進(jìn)一步分析可知：通過2018-12-13，2019-01-10 和2019-02-06 這3 個(gè)觀察日的溫度場分布規(guī)律，可推斷整個(gè)冬季虎峰嶺隧道的進(jìn)口端溫度總體低于出口端；從隧道地形地貌上看，隧道進(jìn)口、出口分別位于山體的陰面（迎風(fēng)山坡）和陽面（背風(fēng)山坡），受來自西伯利亞寒冷空氣影響，同一時(shí)間隧道進(jìn)口端溫度明顯低于出口端，而且進(jìn)口端洞外氣溫對洞內(nèi)氣溫的影響范圍較廣，表現(xiàn)為洞內(nèi)氣溫隨進(jìn)深逐漸升高，明顯不同于出口端（氣溫在距洞口100 m 范圍內(nèi)迅速升高）。因此在設(shè)計(jì)寒區(qū)隧道保溫層縱向鋪設(shè)長度時(shí)，應(yīng)考慮迎風(fēng)面山坡及隧道洞口位置對該側(cè)洞口溫度場及縱向凍結(jié)長度的影響。

2018年12月—2019年5月虎峰嶺隧道各監(jiān)測斷面的襯表月平均溫度如圖10所示。由圖10可知：虎峰嶺隧道各監(jiān)測斷面月平均溫度分布總體與治山隧道一致；2018年12月—2019年2月，各監(jiān)測斷面的月平均溫度隨到進(jìn)口距離的增大而升高，進(jìn)口與隧道中部斷面的月平均溫度差達(dá)到10 ℃；3月—5月，月平均溫度在距隧道進(jìn)口約100 m 范圍內(nèi)快速上升，但隧道中間段變化不大；5月之外的其余月份中，隧道進(jìn)口端平均溫度均為負(fù)值，其中1月和2月隧道全線的月平均溫度均在0 ℃以下。

圖10 虎峰嶺隧道各監(jiān)測斷面襯表月平均溫度分布

統(tǒng)計(jì)虎峰嶺隧道斜井中部斷面的襯表溫度可知，該處溫度基本保持在6～7 ℃，由此推測該地區(qū)的地層溫度為6～7 ℃。鄰近隧道的斜井監(jiān)測斷面襯表溫度分布與之類似，但溫度保持在3～4 ℃，推測為因隧道影響而略低于斜井中部斷面的溫度。

3 保溫效果數(shù)值模擬

3.1 模型建立

建立隧道襯砌+保溫層+圍巖的二維對流傳熱模型，模型由45 cm 二 襯+5 cm 保溫層+20 cm 初支和3倍洞徑的圍巖組成，如圖11所示。參照斜井中部實(shí)測溫度，地層邊界條件定為恒溫6.5 ℃；模型前后采用絕熱邊界，二襯表面采用對流邊界；初始溫度為6.5 ℃。

圖11 數(shù)值模型

采用考慮日周期溫度波動(dòng)和不考慮日周期溫度波動(dòng)的函數(shù)擬合隧道進(jìn)口端襯表溫度曲線，得到的對應(yīng)的溫度荷載函數(shù)為式（1）和式（2），可決系數(shù)分別為0.8 和0.7，2 種溫度荷載加載的時(shí)間均取3 a，加載步長均取2 h。

式中：T日和T年分別為考慮日周期溫度波動(dòng)和年周期溫度波動(dòng)的載荷函數(shù)，℃；t為時(shí)間，h。

3.2 橫斷面保溫效果

在以式（1）為溫度荷載函數(shù)的條件下，選取加載第2年12月—第3年4月中的每月1日為代表日，分析隧道橫斷面溫度場及保溫層的效果，如圖12所示。由圖12可知：在12月1日和1月1日，襯砌結(jié)構(gòu)溫度呈現(xiàn)表面溫度低、內(nèi)部溫度高的分布趨勢，但整體處于凍結(jié)狀態(tài)；在2月1日、3月1日和4月1日，雖然襯表溫度較高，但襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度隨徑向深度的增加呈現(xiàn)先降低后升高的分布趨勢；觀察日內(nèi)保溫層兩側(cè)溫差達(dá)10 ℃以上，達(dá)到了預(yù)期保溫效果；但在這3個(gè)觀察日內(nèi)，5 cm 厚保溫層背后出現(xiàn)了負(fù)溫，這可能會(huì)引起隧道保溫層后的排水系統(tǒng)凍結(jié)。

圖12 加載第2年12月—第3年4月的隧道橫斷面溫度場及保溫層效果

為考察日周期波動(dòng)對隧道溫度場的影響，選取加載第3年1月1日，分別以式（1）和式（2）作為溫度荷載函數(shù)，模擬得到襯砌結(jié)構(gòu)及保溫層的溫度分布如圖13所示。由圖13可知，溫度的日周期波動(dòng)只對隧道襯砌結(jié)構(gòu)的溫度場有顯著影響，對保溫層沒有影響。

圖13 襯砌結(jié)構(gòu)及保溫層的溫度

在保溫層背后，當(dāng)日2 種溫度荷載函數(shù)得到的溫度分布沒有差別，如圖14所示。因此可認(rèn)為，在隧道初支和二襯間鋪設(shè)保溫層時(shí)，保溫層的設(shè)計(jì)計(jì)算可采用以年為周期的溫度載荷函數(shù)，無須考慮日周期溫度波動(dòng)的影響。

圖14 不同邊界條件下的隧道結(jié)構(gòu)溫度

3.3 縱向凍結(jié)長度

為了得到保溫措施在隧道縱向的有效范圍，按照以年為周期的溫度函數(shù)即式（3），對各監(jiān)測斷面的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到各斷面的年平均溫度和年溫度振幅，如圖15所示（擬合得到的可決系數(shù)最小為0.8）。由圖15可得到如下結(jié)論。

圖15 擬合得到的各監(jiān)測斷面的年平均溫度和年溫度振幅

式中：T為以年為周期的溫度函數(shù)，℃；和Ta分別為年平均溫度和年溫度振幅，℃。

（1）對于治山隧道，各監(jiān)測斷面的年平均溫度差不超過3 ℃，但在距進(jìn)口30 m 處溫度有跳躍變化現(xiàn)象；隧道縱向的年溫度振幅變化不大，但在距進(jìn)口30 m處同樣出現(xiàn)明顯跳變。

（2）對于虎峰嶺隧道，各監(jiān)測斷面的年平均溫度隨著與進(jìn)口距離的增大而緩慢升高，但年溫度振幅緩慢減??；在距進(jìn)口5 000～8 000 m 段，各監(jiān)測斷面的年平均溫度和年溫度振幅基本不變；在距進(jìn)口8 000 m 處到隧道出口段，兩者卻分別出現(xiàn)急速上升和急速下降。

采用建立的二維對流傳熱模型并結(jié)合圖17得到的擬合系數(shù)，模擬分析5 cm 厚保溫層在隧道縱向的有效范圍。治山隧道和虎峰嶺隧道各監(jiān)測斷面的最大凍結(jié)深度如圖16所示。圖中：紅色虛線表示保溫層背后位置。由圖16可知：總體上5 cm 厚保溫層能夠有效保證2 座隧道中間段保溫層背后不凍結(jié)；但在距治山隧道進(jìn)口90 m 和距出口125 m范圍內(nèi)，在距虎峰嶺隧道進(jìn)口750 m和距出口25 m范圍內(nèi)，保溫層背后會(huì)出現(xiàn)負(fù)溫；模擬結(jié)果表明，當(dāng)各監(jiān)測斷面溫度擬合得到的年平均溫度在0 ℃以上、年溫度振幅在11 ℃以下時(shí)，采用5 cm 厚保溫層可防止保溫層背后不凍結(jié)，建議在嚴(yán)寒地區(qū)，可根據(jù)到隧道洞口的距離設(shè)置不同厚度的保溫層；采用相同邊界條件的模擬結(jié)果表明，在隧道洞口段500 m 范圍內(nèi)設(shè)7 cm 厚保溫層，洞口段500～1 000 m 范圍內(nèi)設(shè)5 cm 厚保溫層，可保證保溫層背后不凍結(jié)。

圖16 徑向最大凍結(jié)深度縱向分布

4 結(jié) 論

（1）2 座嚴(yán)寒地區(qū)隧道的進(jìn)口溫度呈日周期循環(huán)。以2018年12月中旬連續(xù)72 h 的治山隧道進(jìn)口襯砌表面溫度為例，監(jiān)測得到日氣溫的波動(dòng)范圍10—17 ℃；最高、最低溫度時(shí)間約為每天12：00—13：00 和7：00—8：00；降溫時(shí)間約為13：00 至次日8：00，降溫持續(xù)時(shí)間約占全天的3/4，升溫約占1/4。

（2）在冬季，嚴(yán)寒地區(qū)隧道內(nèi)溫度多呈洞口段低、中間段高、沿縱向不對稱的分布趨勢，且隧道全線范圍均會(huì)出現(xiàn)負(fù)溫。當(dāng)隧道外處于-32 ℃的酷寒天氣時(shí)，長2 555 m 的治山隧道所有監(jiān)測斷面全天溫度均在-5 ℃以下；長8 755 m的虎峰嶺隧道均在0 ℃以下且中部斷面全天溫度均在-1.5 ℃以下。2 座嚴(yán)寒地區(qū)高鐵隧道在當(dāng)年12月—次年2月的襯表月平均溫度均為負(fù)值。

（3）初支與二襯之間設(shè)置5 cm 厚的保溫層能夠顯著防止熱量損失。數(shù)值模擬結(jié)果證實(shí)，當(dāng)根據(jù)監(jiān)測斷面溫度擬合得到的年平均溫度在0 ℃以上、年溫度振幅在11 ℃以下時(shí)，采用這一厚度的保溫層可有效防止保溫層背后不凍結(jié)。若溫度振幅超過上述模擬溫度域限，則須注意保溫層背面的結(jié)冰情況。

（4）日周期溫度波動(dòng)只影響二襯結(jié)構(gòu)的溫度場，不影響保溫層及其背面的溫度場分布，保溫層設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可忽略日周期溫度波動(dòng)的影響。為保證隧道洞口段保溫效果，建議根據(jù)到隧道洞口的距離設(shè)置不同厚度的保溫層。