寒區(qū)隧道冰害成因分析及冰柱生長(zhǎng)發(fā)育試驗(yàn)研究

趙天望，戴長(zhǎng)雷，鄒德昊，王吉良

(1.黑龍江大學(xué) 寒區(qū)地下水研究所,黑龍江 哈爾濱 150080；2.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080；3.大連理工大學(xué)，遼寧 大連 116024； 4.黑龍江省寒地建筑科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

由于寒區(qū)隧道冰害問(wèn)題頻發(fā)，對(duì)其使用壽命和行車(chē)安全造成嚴(yán)重影響和威脅，引起業(yè)內(nèi)專(zhuān)家和學(xué)者的廣泛關(guān)注[1]。凍脹力作用導(dǎo)致襯砌開(kāi)裂是造成隧道冰害的重要原因之一[2-3]。崔光耀等[4]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式，解釋隧道凍脹力作用原理，提出季凍區(qū)破碎圍巖馬蹄形隧道凍脹力計(jì)算方法，分析凍脹力作用對(duì)隧道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響。夏才初等[5]總結(jié)基于3種模型下的凍脹力計(jì)算方法，著重強(qiáng)調(diào)凍融圈整體凍脹模型的凍脹力計(jì)算方法，分析不同條件下凍融圈凍脹變形的方式。翟正平[6]以亮馬臺(tái)隧道為研究對(duì)象，針對(duì)隧道冰害問(wèn)題分析滲水原因，并提出相應(yīng)的防排水措施，避免滲漏。王增運(yùn)[7]分析低溫環(huán)境下圍巖和混凝土的凍脹特性，劃分不同地下水位對(duì)寒區(qū)隧道的危害程度。朱小明等[8]針對(duì)甘肅省典型公路隧道凍害問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，分別從開(kāi)裂滲漏和排水效果不良的角度解釋結(jié)冰現(xiàn)象，并提出補(bǔ)漏措施。

以上研究多是從凍脹力作用和排水系統(tǒng)對(duì)寒區(qū)隧道冰害現(xiàn)象進(jìn)行分析，但由于不同隧道的凍脹力計(jì)算模型和排水措施存在差異，所得結(jié)論也有爭(zhēng)議。本文基于前人的研究成果，采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和理論分析，分別從環(huán)境溫度和水分滲入兩個(gè)角度總結(jié)隧道冰害的主要原因，并通過(guò)建立冰柱生長(zhǎng)發(fā)育模擬試驗(yàn)，記錄冰體形成過(guò)程，分析其形態(tài)特征和發(fā)育規(guī)律。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，解釋冰柱形成原因，利用反向思維總結(jié)溫度、熱通量以及供水速率對(duì)冰柱凍結(jié)發(fā)育的影響和作用，在制定隧道冰害防治方案時(shí)可將這些重要因素考慮在內(nèi)，明確新的研究方向。由于相關(guān)研究不多，而類(lèi)似冰柱現(xiàn)象在寒區(qū)隧道工程中普遍存在。因此，本文設(shè)定的冰柱生長(zhǎng)發(fā)育試驗(yàn)所得結(jié)論具有一定的指導(dǎo)與借鑒。

1 工程概況

保健路隧道工程于2012年建設(shè)完成，全長(zhǎng)3 826.98 m，西起哈平路，東至通鄉(xiāng)街，由地面道路和下穿隧道兩部分組成，長(zhǎng)度分別為2 166.98 m和1 660 m。隧道位于哈爾濱市南崗區(qū)境內(nèi)，屬于城市隧道類(lèi)型。經(jīng)實(shí)地調(diào)查和查閱相關(guān)氣象資料獲取當(dāng)?shù)貧夂驙顩r，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)具有春秋季節(jié)多雪多風(fēng)，夏季清涼短暫，冬季寒冷漫長(zhǎng)的特點(diǎn)，月平均氣溫在-26℃～23℃范圍內(nèi)，極端最低氣溫和最高氣溫分別是-29℃和31℃，最冷月主要為12月和次年1月。該隧道主要巖性包括砂巖、泥灰?guī)r和灰?guī)r等，由于特殊的地理和氣候環(huán)境，區(qū)域內(nèi)年降水量約為489 mm，隧道的最大凍結(jié)深度1.4 m，道內(nèi)最大風(fēng)速8 m/s。

2 隧道冰害現(xiàn)狀

實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多年通車(chē)運(yùn)營(yíng)后，隧道內(nèi)部襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂，表層裝飾材料也出現(xiàn)不同程度的脫落。經(jīng)歷強(qiáng)降雨和大雪天氣后，裂縫處開(kāi)始出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，順著縫隙不斷蔓延，受侵面積逐漸增大[9]。寒冷條件下通過(guò)空氣對(duì)流，隧道內(nèi)部與外界進(jìn)行熱交換，外界冷空氣進(jìn)入隧道內(nèi)會(huì)帶走很多熱量，迅速降低內(nèi)部的溫度場(chǎng)，滲漏水長(zhǎng)期維持在低溫條件下容易凝結(jié)成冰[10]。冰體增大的同時(shí)會(huì)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部施加壓力，導(dǎo)致隧道內(nèi)部的襯砌層出現(xiàn)開(kāi)裂滲漏，在水源不斷供給下冰體逐漸發(fā)育，形成冰柱懸掛于拱頂之上，如圖1所示。惡劣的氣候環(huán)境，導(dǎo)致冰害問(wèn)題不斷加深。受自重和外力荷載影響極易破裂墜落，對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)安全和路面造成破壞。

圖1 隧道拱頂滲水結(jié)冰

3 隧道冰害成因分析

3.1 低溫環(huán)境

由于內(nèi)外溫度的冷熱交替循環(huán)，造成混凝土襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低[11]。冬季低溫環(huán)境下，襯砌結(jié)構(gòu)容易凍脹開(kāi)裂，到了炎熱的夏季，隨著氣溫的升高凍脹作用又會(huì)降低，這種情況下會(huì)引起結(jié)構(gòu)較大跨度的變形，產(chǎn)生明顯的疲勞效應(yīng)，降低襯砌結(jié)構(gòu)承載能力引起開(kāi)裂[12]。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，發(fā)現(xiàn)拱頂及邊墻位置有多處交叉裂縫，冰害現(xiàn)象也主要集中在12月—次年2月。為獲取隧道內(nèi)部溫度變化值，在洞內(nèi)每間隔100 m的位置布設(shè)一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)。分別于2021年12月16日—18日和2022年2月10日—12日，兩個(gè)時(shí)間段，每日7∶00進(jìn)入隧道內(nèi)做數(shù)據(jù)收集，得到的溫度變化情況如圖2(a)、圖2(b)所示。由圖可知，隧道內(nèi)氣溫變化大致呈拋物曲線(xiàn)形式，2021年12月份，洞內(nèi)最低溫度-19.9℃，最高溫度-6.0℃，次年2月份，最低溫度-20.8℃，最高溫度-5.7℃。數(shù)據(jù)表明，形成圍巖凍脹力作用的氣溫條件中，不僅需要處于0℃以下，還要保持長(zhǎng)時(shí)間的低溫環(huán)境。受寒區(qū)惡劣氣候影響隧道內(nèi)部圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)裂隙間容易存水凍結(jié)，產(chǎn)生凍脹力作用，導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，造成滲水結(jié)冰問(wèn)題。

圖2 隧道內(nèi)部溫度變化曲線(xiàn)

3.2 水分入滲

春融期間，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察發(fā)現(xiàn)滲水部位多出現(xiàn)在施工縫處，經(jīng)統(tǒng)計(jì)得知滲水量較大的滲漏點(diǎn)約有26處，監(jiān)測(cè)各處滲水量約為0.5 m3/d～1.3 m3/d，平均日總滲水量為7 m3～9 m3。出現(xiàn)滲漏問(wèn)題主要是因?yàn)橐话闼淼蓝嗑哂袦\埋偏壓的特點(diǎn)，隧道背后存在破裂巖體，隨裂隙擴(kuò)張為水分入滲提供滲流通道。遇到強(qiáng)降雨天氣，表層雨水以點(diǎn)滴狀或面狀向下入滲，地下水位隨降雨量改變發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。為防止二次襯砌存有過(guò)量水壓，一般內(nèi)設(shè)Φ110 mm的縱向盲管，10 m一段分段鋪設(shè)，過(guò)水能力為11 m3/h～12 m3/h。對(duì)于施工完成后的初期支護(hù)，為提高混凝土強(qiáng)度只允許點(diǎn)滴狀出水，其出水范圍控制在 1.5 m3/h/10 m以?xún)?nèi)，遠(yuǎn)低于內(nèi)設(shè)盲管的過(guò)水能力，避免后期襯砌滲漏[13]。根據(jù)降雨入滲的兩種方式，分析襯砌結(jié)構(gòu)滲漏的特點(diǎn)，將其主要分為點(diǎn)滲漏和面滲漏[14]。假設(shè)點(diǎn)滲漏的面積為一個(gè)圓，半徑為r，當(dāng)r為正值時(shí)原有的圓擴(kuò)大為面，形成面滲漏。為計(jì)算滲漏水量，將點(diǎn)滲漏的面積假設(shè)為單位圓，半徑r=1，列出下列表達(dá)式(1)：

(1)

式中:q為滲漏水量;βε為概率函數(shù)中的因子乘積;γw為水的重度。

由公式(1)可知，影響點(diǎn)滲漏水量的主要參數(shù)包括襯砌混凝土局部滲漏點(diǎn)的滲透系數(shù)Kv、地下水位高度H以及襯砌結(jié)構(gòu)厚度l。點(diǎn)滲漏量增加會(huì)提高地下水位，而襯砌厚度增加會(huì)減小滲漏量。但一般隧道的襯砌厚度不大，待地下水位較高時(shí)會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)滲漏擴(kuò)大成面滲漏。由于北方寒區(qū)的雨雪量較大，提供更多水源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，滲漏半徑r增大，滲漏水量也逐漸增大。在反復(fù)的水壓力作用下，內(nèi)部裂隙逐漸擴(kuò)大加速水分入滲，直至滲透整個(gè)襯砌層，最終引起襯砌嚴(yán)重滲水，低溫環(huán)境下凍結(jié)成冰。

4 冰柱生長(zhǎng)發(fā)育試驗(yàn)研究

如上述調(diào)查結(jié)果顯示，隧道內(nèi)部出現(xiàn)滲水結(jié)冰現(xiàn)象。其中拱頂結(jié)冰整體外形呈冰錐狀或者說(shuō)是一種特殊的冰柱形狀，上部直徑大下部直徑小。這種冰柱在生活中很常見(jiàn)，如屋檐 、橋梁、輸電線(xiàn)路以及各種建筑物上，由于生長(zhǎng)在高處，受生長(zhǎng)極限和外力荷載影響，可能會(huì)發(fā)生墜落，存在一定危險(xiǎn)性[15-16]。雖然冰柱生長(zhǎng)的外觀形態(tài)顯而易見(jiàn)，但是其突出形狀的物理過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)自由邊界問(wèn)題。為此對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程展開(kāi)研究，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)其生長(zhǎng)形態(tài)和發(fā)育規(guī)律。

4.1 試驗(yàn)裝置

為進(jìn)一步分析冰柱生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)冰柱自相似理論展開(kāi)研究。為營(yíng)造冰柱特殊的生長(zhǎng)環(huán)境，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)在一個(gè)制冰裝置內(nèi)進(jìn)行，以便于控制各物理參數(shù)。利用封閉冷藏箱進(jìn)行冰柱生長(zhǎng)試驗(yàn)，箱體四周用鋁質(zhì)材料包圍，內(nèi)設(shè)垂直銅管，箱內(nèi)風(fēng)扇控制空氣流動(dòng)速度，通過(guò)循環(huán)浴槽調(diào)節(jié)壁面溫度，在連接浴槽的管道中通入循環(huán)防凍液，采用絕緣材料對(duì)裝置進(jìn)行隔熱處理。為最大限度的減少熱泄露，箱子外部縫隙用膠帶密封。冷藏箱頂部設(shè)置一個(gè)噴嘴作為出水口，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制加熱器將其溫度控制在0 ℃以上，避免輸水管道凍結(jié)。另外，制作一個(gè)削尖的木制支架向下延伸起到導(dǎo)流作用，從上面滴落的液態(tài)水用保溫漏斗收集，現(xiàn)場(chǎng)裝置示意圖如圖3所示。箱子側(cè)邊內(nèi)設(shè)數(shù)碼單反相機(jī)，外部利用電腦進(jìn)行控制，頂部白色發(fā)光LED燈管作為光源，黑布作為背景，通過(guò)拍攝圖片記錄冰柱生長(zhǎng)過(guò)程。使用該設(shè)備，將供水量、箱壁溫度以及入口噴嘴的溫度等因素設(shè)置為自變量，并通過(guò)安裝在箱壁內(nèi)部的熱電偶感應(yīng)器探測(cè)箱壁、入口噴嘴和空氣的溫度變化情況，輸入水量和空氣濕度則分別用電子天平和傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖3 試驗(yàn)裝置示意圖

4.2 生長(zhǎng)形態(tài)

為防止輸水管道凍結(jié)，入口噴嘴溫度剛開(kāi)始設(shè)置為21℃，供水速率設(shè)置為2.3 g/min，進(jìn)水溫度為3.2℃，設(shè)定循環(huán)浴槽溫度值以降低壁面溫度，并利用風(fēng)扇攪動(dòng)改變箱內(nèi)空氣流量為0.95 m3/min，降低裝置內(nèi)部溫度，使用儀器記錄各溫度變量，具體情況如圖4所示。在環(huán)境溫度達(dá)到平衡后的一段時(shí)間，重新填充水庫(kù)，排干滴水容器，將輸入的質(zhì)量通量和噴嘴溫度重置為所需的值，并開(kāi)始圖像采集。當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到5.3 h后，觀察到冰柱開(kāi)始生長(zhǎng)，過(guò)程中攝像機(jī)記錄不同時(shí)段冰柱生長(zhǎng)形態(tài)如圖5所示。通過(guò)試驗(yàn)分析冰柱生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，利用圖像分析得出冰柱形狀演變存在相似性，正如所見(jiàn)冰柱都是豎向生長(zhǎng)，直徑逐漸變小，水滴由尖端脫落。

610 Analysis of caesarean section rate and vaginal labor success rate guided by new criteria of labor

圖4 各溫度變量隨時(shí)間變化情況

分析可知冰柱形成是受潛熱的散失控制，這種熱量損失主要是通過(guò)蒸發(fā)和熱對(duì)流，對(duì)外輻射較小，向冰柱內(nèi)部的熱量傳遞基本上可以忽略不計(jì)。當(dāng)裂縫處有水源流出，附著在表面形成一層水薄膜，受熱對(duì)流和蒸發(fā)影響，潛熱轉(zhuǎn)移到空氣中散失，由此冰就形成了。隨著水分的供給，在重力和風(fēng)阻力影響下，順著冰柱表面緩慢滑落，在空氣界面的表面張力作用下，最終形成一個(gè)垂尖，后面的水源也呈規(guī)律性的從尖端滴落，冰柱截面生長(zhǎng)示意圖如圖6所示。

圖5 冰柱生長(zhǎng)形態(tài)圖

圖6 冰柱截面生長(zhǎng)示意圖

根據(jù)冰柱的外形特征，分析比較不同條件下的冰柱生長(zhǎng)情況，計(jì)算尖端和橫向兩個(gè)方向的生長(zhǎng)速度。分別將環(huán)境壁溫、供水速率設(shè)定為自變量，將輸水溫度和風(fēng)扇攪動(dòng)的空氣通量分別控制為3.5℃和0.8 m3/min，在多次重復(fù)試驗(yàn)下，得出結(jié)論如下：冰柱的尖端和橫向生長(zhǎng)速度都隨著溫度降低而增加，提高了凍結(jié)率(見(jiàn)圖7(a)和圖8(a))；另一方面，供水率增長(zhǎng)至1.1 g/min，再次增加會(huì)導(dǎo)致尖端生長(zhǎng)速度整體呈下降趨勢(shì)，冰柱橫向增長(zhǎng)速度反而增加(見(jiàn)圖7(b))，當(dāng)供水率超過(guò)2.3 g/min時(shí)，橫向生長(zhǎng)速度隨著供水率的增加而降低(見(jiàn)圖8(b))。研究表明，冰柱垂直增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)高于基于熱損失的橫向增長(zhǎng)速度，使得冰柱尖端的垂直尺寸快速增長(zhǎng)，形成平均直徑上大下小的生長(zhǎng)形態(tài)。

4.3 發(fā)育規(guī)律

通過(guò)模擬冰柱形成過(guò)程，發(fā)現(xiàn)從冰體開(kāi)始發(fā)育到生長(zhǎng)結(jié)束，根部水流能夠向下流動(dòng)的最大豎向距離就是冰柱的最大長(zhǎng)度。為確定其可能發(fā)育的最大長(zhǎng)度，根據(jù)冰柱尺寸示意圖如圖9所示，考慮建立一個(gè)能量平衡方程，并假設(shè)形成冰體的凍結(jié)水質(zhì)量和冰柱表面熱損失量相等，得出表達(dá)式(2)：

圖7 冰柱尖端的生長(zhǎng)速度

圖8 冰柱的橫向增長(zhǎng)速度

(2)

式中：q為局部對(duì)流熱通量,W/m2;r為局部冰柱半徑,m;h為距冰柱根部垂直距離,m;m0為根部液體供給率,kg/s;m為沿冰柱表面的局部水量,kg/s;L為冰的熔解比潛熱，值為3.35×105J/kg。

為便于計(jì)算，假定冰柱形態(tài)呈圓錐形，其長(zhǎng)度h0和根半徑r0，存在函數(shù)關(guān)系。從根部流出的水處于冰點(diǎn)，沿冰柱表面流動(dòng)時(shí)溫度不發(fā)生變化，得出式(3)：

(3)

式中:a=50m-2/3，根據(jù)Chung和Lozowski的研究結(jié)果[17]，對(duì)式(2)積分，利用式(3)可得質(zhì)量流量隨長(zhǎng)度的變化：

(4)

得到冰柱的最大長(zhǎng)度H為：

(5)

圖9 解析冰柱尺寸示意圖

根據(jù)式(5)可知，局部對(duì)流熱通量和根部液體供給率是決定冰柱最大長(zhǎng)度的重要參數(shù)。為進(jìn)一步探究熱通量和供水率對(duì)冰柱生長(zhǎng)發(fā)育的影響，先將冰柱生長(zhǎng)試驗(yàn)中的供水率分別設(shè)置為20 mg/s和40 mg/s兩種情況，觀察不同熱通量影響下，冰柱長(zhǎng)度增長(zhǎng)率、平均直徑增長(zhǎng)率以及質(zhì)量增長(zhǎng)率的變化情況，如圖10所示。

結(jié)果顯示，隨著熱通量的增加冰柱長(zhǎng)度、平均直徑以及質(zhì)量逐漸增大，縱向生長(zhǎng)速率也遠(yuǎn)大于橫向生長(zhǎng)速率，這主要是因?yàn)殡S著熱通量的增加，附著在冰柱表面的水凍結(jié)效率也在提高，促進(jìn)冰體發(fā)育。另外，將熱通量分別設(shè)置為40 W/m2和80 W/m2兩種情況，觀察不同供水率條件下三項(xiàng)指標(biāo)的變化情況，如圖11所示。結(jié)果顯示，隨著供水率增長(zhǎng)到一定程度后，冰柱的生長(zhǎng)效率在降低，甚至是停止增長(zhǎng)，這是因?yàn)檩^快的流速會(huì)使水滴停留在冰柱尖端的時(shí)間減少，隨之滴落，不再凍結(jié)成冰。

圖10 不同熱通量對(duì)冰柱生長(zhǎng)的影響

研究顯示冰柱的生長(zhǎng)速率是隨時(shí)間變化的，開(kāi)始階段冰體顯著增長(zhǎng)，經(jīng)歷一段時(shí)間后，在固定大氣條件和供水速率下，延伸率隨時(shí)間增加反而降低。這主要是由于越來(lái)越多的供應(yīng)水源被凍結(jié)在墻壁上，從而減少了水滴量。另外，隨著冰柱直徑的增大，傳熱系數(shù)也逐漸減小。在固定條件下，一開(kāi)始冰柱質(zhì)量增長(zhǎng)速度快，隨著時(shí)間的推移而增加，直到冰柱變得很大，沒(méi)有滴水，長(zhǎng)度也沒(méi)有增長(zhǎng)。此時(shí)，所有的供水都被冰柱統(tǒng)一收集，質(zhì)量增長(zhǎng)速度接近一個(gè)常數(shù)。除此以外，冰柱之所以不能無(wú)限增長(zhǎng)，一方面是受自重過(guò)大的影響，另一方面由于根部直徑不斷增大，后續(xù)水流所接觸的冷空氣減少，熱量散失也隨著減少，暖化冰柱根部，導(dǎo)致冰面與壁面之間的粘附力和凍結(jié)強(qiáng)度降低，發(fā)生脫落，限制其生長(zhǎng)尺寸。

圖11 不同供水率對(duì)冰柱生長(zhǎng)的影響

5 結(jié) 論

寒冷地區(qū)隧道滲水結(jié)冰的現(xiàn)象較為常見(jiàn)，本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方式，得出以下結(jié)論，為后續(xù)相關(guān)研究提供參考和借鑒。

(1) 根據(jù)溫度變化曲線(xiàn)說(shuō)明寒冷地區(qū)的惡劣氣候?qū)е滤淼篱L(zhǎng)時(shí)間受低溫影響，產(chǎn)生凍脹力作用，造成襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)裂滲漏。隧道表層雨水多以點(diǎn)滴狀或面狀向下入滲，初期支護(hù)的出水量需控制在1.5 m3/h/10 m范圍內(nèi)，以避免襯砌滲漏。雨水入滲影響地下水位，兩者之間建立水力聯(lián)系。隨著地下水位升高，點(diǎn)滲漏水量增加以形成面滲漏。由于過(guò)量供給水致使水流穿透襯砌層加重隧道滲漏。

(2) 依據(jù)冰柱生長(zhǎng)發(fā)育試驗(yàn)結(jié)果，得出冰柱生長(zhǎng)形態(tài)形成原因?？v向生長(zhǎng)速率大于橫向生長(zhǎng)速率的特點(diǎn)，導(dǎo)致冰柱的平均直徑由上向下逐漸減小，形成上大下小的狀態(tài)，其余未凍結(jié)的水分最終從尖端滴落。

(3) 通過(guò)建立能量平衡方程，推導(dǎo)出冰柱最大長(zhǎng)度的計(jì)算公式，發(fā)現(xiàn)熱通量和供水率是影響其生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素。結(jié)合試驗(yàn)對(duì)兩項(xiàng)指標(biāo)產(chǎn)生的影響進(jìn)行定量分析，結(jié)果表明熱通量的增加提高了滴水的凍結(jié)概率，供水率過(guò)大會(huì)減少水分在冰柱表面的停留時(shí)間，導(dǎo)致凍結(jié)概率降低。

(4) 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，判斷供水率、熱通量以及環(huán)境溫度對(duì)冰柱生長(zhǎng)發(fā)育的影響，可考慮從阻斷供水來(lái)源和根據(jù)外界溫度變化對(duì)洞內(nèi)溫度相繼做出調(diào)整的角度來(lái)設(shè)計(jì)隧道冰害防治方案。另外，冰柱根部與壁面的凍結(jié)強(qiáng)度降低會(huì)產(chǎn)生墜落風(fēng)險(xiǎn)，可在襯砌層鋪設(shè)過(guò)程中多采用特殊材料減少滴水在襯面留存時(shí)間，降低凍結(jié)概率，具體材料的選用還需要進(jìn)一步研究。