【正文】 f the outside air temperature .In fact，the temperatures of the air and the surrounding wall rock material affect each other so we cannot find the temperature variations of the air flow in advance。 p is the effective pressure(that is，air pressure divided by air density)。 R is the equivalent radius of the tunnel section。 X= (x , r)，(t) is phase change front。 (iii) solving the first and second equations of(1)，we obtain U0，V1。 especially , the maximum monthlyaverage air temperature of 1979 was not for July but for August.. Comparison of simulated and observed air temperature in Xiluoqi Tunnel in ,simulated values。 that is，we assume that the gradient value，obtained from the calculation up to the end of the first year after excavation under the first type of boundary value, is the gradient on R=Ro of T. Considering the surrounding rock to be cooler during the period of construction，we calculate from January and iterate some elapses of time under the same boundary. Then we let the boundary values vary and solve the equations step by step(it can be proved that the solution will not depend on the choice of initial values after many time elapses ).4 .2 Calculated resultsFigures 3 and 4 show the variations of the monthlyaverage temperatures on the surface of the tunnel wall along with the variations at the entry and exit .Figs .5 and 6 show the year when permafrost begins to form and the maximum thawed depth after permafrost formed in different surrounding sections. monthlyaverage temperature of the monthlyOn the surface of Dabanshan Tunnel. average temperature on the surface I,The month,I=1,2,3,12 tunnel with that outside the tunnel. 1,inner temperature on the surface。類似隧道凍害問題同樣出現(xiàn)在其他國家（蘇聯(lián)、挪威、日本等)的寒冷地區(qū)。隧道開通運(yùn)營后，圍巖的凍融特性將主要由流經(jīng)洞內(nèi)的氣流的溫度、速度、氣—固交界面的換熱以及地?zé)崽荻人_定。本文通過氣—固結(jié)合的辦法，把氣體、固體的換熱和導(dǎo)熱作為整體來處理，從洞口氣溫、風(fēng)速和空氣濕度、壓力及圍巖的水熱物理參數(shù)等基本數(shù)據(jù)出發(fā)，計(jì)算出圍巖的溫度場。 由于大坂山地區(qū)隧道施工現(xiàn)場平均氣溫為負(fù)溫的時(shí)間每年約長8個(gè)月，加之施工時(shí)間持續(xù)數(shù)年，圍巖在施工過程中己經(jīng)預(yù)冷，所以隧道開通運(yùn)營后，洞內(nèi)氣體流動(dòng)的形態(tài)主要由進(jìn)出口的主導(dǎo)風(fēng)速所確定，而受洞內(nèi)圍巖地溫與洞外氣溫的溫度壓差的影響較?。欢酒钸B山區(qū)盛行西北風(fēng)，氣流將從隧道出曰流向進(jìn)口端，夏季雖然祁連山區(qū)盛行東偏南風(fēng)，但考慮到洞口兩端氣壓差、溫度壓差以及進(jìn)出口地形等因素，洞內(nèi)氣流仍將由出口北端流向進(jìn)口端。10)，為水的相變潛熱。2．2 能量方程的整體解法 如前所述，圍巖與空氣的溫度場相互作用，壁面既是氣體溫度場的邊界，又是固體溫度場的邊界，壁面的溫度值難以確定，我們無法分別獨(dú)立地求解隧道內(nèi)的氣體溫度場和圍巖溫度場。2． 3熱參數(shù)及初邊值的確定 熱參數(shù)的確定方法: 用p=壓強(qiáng)，再由計(jì)算出現(xiàn)場空氣密度，其中T為現(xiàn)場大氣的年平均絕對溫度，G為空氣的氣體常數(shù)。 初邊值的確定方法:洞曰風(fēng)速取為現(xiàn)場觀測的各月平均風(fēng)速。 西羅奇2號(hào)隧道是位十東北嫩林線的一座非多年凍土單線鐵路隧道，全長1160 m ,隧道近西北一東南向，高洞口位于西北向，冬季隧道主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)。由于圍巖的熱物理參數(shù)對計(jì)算洞內(nèi)氣溫的影響遠(yuǎn)比洞口的風(fēng)速、壓力及氣溫的影響小得多，我們這里參考使用了大坂山隧道的資料。模擬值；觀測值　圖2 比較1979年在西羅奇周家山2號(hào)隧道的仿真試驗(yàn)與觀察到的空氣室內(nèi)溫度模擬值；觀測值4 對大坂山隧道洞內(nèi)壁溫及圍巖凍結(jié)狀況的分析預(yù)測4．1熱參數(shù)及初邊值 按大坂山隧道的高度值3800 m和年平均氣溫3，我們算得空氣密度；由于大氣中含有水汽，我們將空氣的定壓比熱取為[7] 導(dǎo)熱系數(shù)，空氣的動(dòng)力粘性系數(shù)取為,經(jīng)計(jì)算，得出空氣的導(dǎo)溫系數(shù)和運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)。洞內(nèi)風(fēng)速初值為：這里取。考慮到此后圍巖會(huì)繼續(xù)冷卻，但在邊界R=上又受地?zé)崽荻鹊淖饔?，我們近似地將邊界R= Ro作為第二類邊界處理，即把由定邊值計(jì)算一年后R=R。1，隧道內(nèi)表面溫度；2，隧道外空氣溫度圖5 在不同部位圍巖形成凍土的起始年份圖6 多年凍土形成后圍巖的年最大融化深度。年平均壁面溫度約為3。 。多年凍土形成后的一兩年內(nèi)，年最大融化深度較大(尤其是中間段)，以后逐年減小，至19—20年后融化深度基本達(dá)到穩(wěn)定，洞口段及中間段的融化深度都在2—3 m的范圍內(nèi)。從圖1可以看出，洞內(nèi)壁溫與洞外氣溫相比較，1，2 ， ,3 ,11月份高約1,4 ,5 ,9和10月份基本相同， ,7月份低約2。 計(jì)算結(jié)果圖3和圖4給出了我們預(yù)測的隧道壁溫隨洞口氣溫變化的情況，圖5和圖6給出了我們預(yù)測的不同部位圍巖開始形成多年凍土的起始年份和多年凍土形成后圍巖的年最大融化深度。地?zé)崽荻热?%，洞外天然年平均氣溫A=3，年氣溫變化振幅B=12。巖體的導(dǎo)熱系數(shù)皆按完好致密巖石的情況處理，取巖石的干容重時(shí)，含水量和末凍水含量分別為W=3%和W=1 %，,巖石的比熱取為，,。 圖2給出了洞內(nèi) (距進(jìn)出口l00m以上)月平均氣溫的計(jì)算值與觀測值比較的情況，可以看出溫度變化的基本規(guī)律完全一致，造成兩值之差的主要原因是洞口氣溫年變化規(guī)律之正弦曲線的擬合誤差，特別是1979年隧道現(xiàn)場月平均最高氣溫不是在7月份，而是在8月份。根據(jù)現(xiàn)場觀測資料。進(jìn)出口氣溫年變化規(guī)律由現(xiàn)場觀測資料，用正弦曲線擬合，圍巖內(nèi)計(jì)算區(qū)域的邊界按現(xiàn)場多年凍土下限和地?zé)崽荻却_定出適當(dāng)?shù)臏囟戎祷驕囟忍荻?。?和 計(jì)算空氣的導(dǎo)溫系數(shù)和運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)。只是需要注意兩點(diǎn):解流體溫度場時(shí)不考慮相變和解固體溫度時(shí)沒有對流項(xiàng)；在洞壁表面上方程系數(shù)的光滑化。2．1 連續(xù)性方程和動(dòng)量方程的求解 由于方程((1)的前3個(gè)方程不是相互獨(dú)立的，通過將動(dòng)量方程分別對x和r求導(dǎo)，經(jīng)整理化簡，我們得到關(guān)于壓力P的如下橢圓型方程:于是，對方程(1)中的連續(xù)性方程和動(dòng)量方程的求解，我們按如下步驟進(jìn)行: (1)設(shè)定速度,； (2)將,代入方程并求解，得 (3)聯(lián)立方程(1)的第一個(gè)和第二個(gè)方程，解得一組解,； (4)聯(lián)立方程((1)的第一個(gè)和第三個(gè)方程，解得一組解,； (5)對((3) ,(4)得到的速度進(jìn)行動(dòng)量平均,得新的,返回(2) ； (6)按上述方法進(jìn)行迭代，直到前后兩次的速度值之差足夠小?；谝陨匣厩闆r，我們將隧道簡化成圓筒，并認(rèn)為氣流、溫度等關(guān)十隧道中心線軸對稱，忽略氣體溫度的變化對其流速的影響，可有如下的方程: 其中t為時(shí)間，x為軸向坐標(biāo)，r為徑向坐標(biāo)；U, V分別為軸向和徑向速度，T為溫度，P為有效壓力(即空氣壓力與空氣密度之比少，V為空氣運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，a為空氣的導(dǎo)溫系數(shù)，L為隧道長度，R為隧道的當(dāng)量半徑，D為時(shí)間長度, 分別為圍巖的凍、融區(qū)域。這里我們以青海祁連山區(qū)大坂山公路隧道的基本情況為背景來加以說明。我們也曾就壁面溫度隨氣溫周期性變化的情況，分析計(jì)算了隧道圍巖的溫度場。 在多年凍土及其臨近地區(qū)修筑的隧道，多數(shù)除進(jìn)出口部分外從多年凍土下限以下巖層穿過。關(guān)鍵詞： 嚴(yán)寒地區(qū)隧道 導(dǎo)熱與對流換熱 凍結(jié)與融化 在我國多年凍土分布及鄰近地區(qū)，修筑了公路和鐵路隧道幾十座。2,observed values4 Prediction of the freezethaw conditions for the Dabanshan Tunnel4 .1 Thermal parameter and initial and boundary conditionsUsing the elevation of 3 800 m and the yearlyaverage air temperature of 3℃, we calculate the air density p=0 .774 kg/ steam exists In the