序

自英国于19世纪20年代起在蒸汽机车牵引的铁路上开始修建长770m的泰勒山单线隧道和长 2470m的维多利亚双线隧道以来，英、美、法等国相继修建了大量铁路隧道。19世纪共建成长度超过5km的铁路隧道11座，有3座超过10km，其中最长的为瑞士的圣哥达铁路隧道，长15km。在19世纪60年代以前，修建的隧道都用人工凿孔和黑火药爆破方法施工。1861年修建穿越阿尔卑斯山脉的仙尼斯峰铁路隧道时，首次应用风动凿岩机代替人工凿孔。1867年修建美国胡萨克铁路隧道时，开始采用硝化甘油炸药代替黑火药，使隧道施工技术及速度得到进一步发展。20世纪60年代以来，隧道机械化施工水平有很大提高。全断面液压凿岩台车和其他大型施工机具相继用于隧道施工。喷锚技术的发展和新奥法的应用为隧道工程开辟了新的途径。掘进机的采用彻底改变了隧道开挖的钻爆方式。盾构构造不断完善，已成为松软、含水地层修建隧道最有效的工具。

随着现代化建设步伐的加快，隧道在各类基础设施建设中日益普遍和重要，例如各类地下管线隧道、地铁隧道等。如何保证大直径盾构进出洞施工加固土体的强度和稳定性，从而保证其施工安全性是亟待解决的关键问题。在各类隧道开挖过程中，也涌现出很多的问题：地表下沉、管线破裂、建筑物开裂、流沙和管涌等。此类问题在盾构机进洞和出洞的隧道端头尤其容易发生。为防止此类事故发生，人工冻结技术应运而生。所谓人工冻结技术，是指采用人工制冷方法将低温冷媒送入具有一定含水量和地下水的软弱地层中，使得地层中的水和周边土颗粒发生冻结，从而形成强度高、弹模大和抗渗性好的冻结壁，在冻结壁的保护下进行内部开挖和永久支护结构施工的一种特殊工艺。实践证明，人工冻结技术虽然费用较高且冻融对周边环境有一定影响，但是该工艺在止水方面非常有效，可确保无水作业，从而能极大提高施工安全性。

《盾构隧道端头杯型冻结壁温度场发展与分布规律研究》一书，详细介绍了人工冻结技术在盾构隧道端头加固中的应用、制冷技术、岩土的冻结过程、冻结温度场、冻土的物理力学特性及动态力学特性、冻土的冻胀与融沉等。结合南京、苏州等地区地铁工程为背景，给出了翔实的技术细节与工程实测数据。针对杯型加固（冻结）模式，采用有限元软件进行三维数值模拟。对杯型冻结壁的温度分布与冻结时间的关系进行了系统地研究和探索，并得出了很多具有实际工程指导意义的结论。本书汇集了胡俊博士近年来宝贵的工程实践经验，必然会使读者受益。

于新加坡国立大学土木与环境工程系