张玉洁，李晓哲，姜海波，侍克斌

(1.石河子大学 水利建筑工程学院，新疆 石河子 832000；2.奎屯市农村饮水安全工程服务站，新疆 奎屯 833200；3.新疆农业大学 水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052)

1 研究背景

在寒冷地区，围岩与支护结构受低温通风的影响，其温度场及应力场发生剧烈变化，隧洞会出现变形不收敛现象，严重时还会失稳坍塌。围岩与支护结构作为隧洞的共同承载体[1-3]，两者在温度影响下的耦合力学特性和相互作用机制是关系隧洞安全建设和运行的重要因素。因此，研究低温热应力作用下隧洞耦合结构温度场和应力场的分布规律，对于隧洞安全施工和稳定运行具有重要的实际工程意义。

在隧道工程中，除围岩热学参数[4]外，隧道温度场分布主要受环境温度和风速等外部因素的影响。孟尧等[5]利用对流-导热耦合模型计算得到了不同风温和风速下围岩温度场的演化规律，结果表明外界温度对隧洞温度场影响明显。丁浩等[6]基于现场实测数据，运用数理统计法得到了多年冻土区隧道洞内外气温与围岩衬砌结构的温度变化规律，但缺乏三维温度场的动态模拟分析。郭瑞等[7]、严健等[8]通过模型试验、数值仿真和现场测试等方法，分析了洞口气温、风速及通风方式对隧道温度场的影响，结果表明洞口气温和洞内风速对温度场有相互促进和加强的作用，洞内风温主要受入口风温的影响。黄诗冰等[9]利用弹性力学理论推导出低温热力作用下椭圆空隙的开裂特征，可为寒区裂隙岩体的损伤和扩展演化提供参考。……