地铁工程中热物理指标的应用分析(2)
。而城市地下铁道是解决城市道
路交通严重阻塞和居民乘车难问题最直接快速的途径，并能够降低地面噪声，减少城市
环境污染，改善城市交通现状，带来显著的社会效益和经济效益。
从1863年 1 月 10 日，标志着城市地下轨道交通真正出现的事件：英国首都伦敦开
通了世界上第一条城市轨道交通线路“大都会号”开始，经过一百多年的飞跃式发展，
当今世界的大城市和特大城市中，城市地下快速轨道交通己在公共交通系统中起到最主
要的作用，到 2000 年，世界上共有 106 条地铁线路，总里程近 7000km。
我国地铁建设发展起步比较晚，1969 年北京地铁通车运行，标志着我国第一条城市
轨道交通的诞生。[8]
随着我国城市化进程的加快，城市轨道交通的建造进入了一个飞速
发展的阶段，截至 2010 年全国已经有 28 个城市地铁项目获得建设批准，总资金投入将
超过 10000亿元。目前，已开始建设地铁项目的城市包括北京、天津、上海、广州、南
京、武汉、沈阳、深圳、长沙、哈尔滨、杭州、大连等众多城市，地下铁道正成为大型
城市增强运载能力的首选公共交通解决方案。我国的城市地下快速轨道交通建设已经进
入蓬勃发展的快速增长时期[13]
。
在城市轨道交通建设中，热物理指标是尤为重要的一个岩土参数，合理选择岩土热
物理参数，对保证地铁建筑优良的使用功能以及降低工程造价有着重要的作用。本文重
点针对我国广州省深圳市城市轨道交通 1 号线、2 号线、5 号线、7 号线、11号线等五条
已建成或在建地铁线路，通过整理研究上述五条地铁线路中岩土的热物理指标与其他相
关物理指标（如密度、湿度、含水率等）的线性或非线性相关关系，从而分析得出地铁
工程中热物理指标对施工产生的影响。为地铁工程施工设计阶段，提供更多理论及实践
依据。
1.2 国内外研究现状与水平
随着地球科学的发展和工程设施的深延， 高温高压岩石力学已涉及越来越多的学科，
并越来越受到重视[12]
。同时，处理高温高压环境下的岩石力学与工程问题也是对岩石力
学新的挑战。在地铁工程、地热资源开发、深部采矿、煤炭地下直接液化与气化、煤层
气开采、深部油气开采、高放射性核废料的深地层处置、石油及天然气的地下贮存、矿
山安全、建筑安全等工程中，都需要考虑岩石在高温条件下的热物理及力学性质[9]
。尤
其是地铁工程中的热物理指标更是要着重考虑。高温下岩石的力学性质主要涉及高温下岩石的变形与强度特征及机制，如岩石在高
温条件下的抗压强度、抗剪强度及抗拉强度，变形破坏形式等；力学参数如弹性模量、
泊松比与温度的关系等。而高温条件岩石的热物理性质主要包括岩石的热膨胀系数、导
热系数、比热、热容量、热交换系数等[5]
。综合国内外的研究成果，高温高压下岩石的
热物理及力学特性研究可以归纳为：(1) 高温下岩石的力学特性研究；(2) 高温下岩石的
热物理特性研究；(3)岩石的热破裂研究。从 20 世纪 70年代开始，国内外学者在研究高
温下岩石的力学特性方面取得了丰硕成果。F. E. Heuze 等对一些岩石的变形模量、泊松
比、抗拉强度、抗压强度、黏聚力、内摩擦角、黏度等参数进行了测定，并讨论了热膨
胀系数对温度、侧压的依赖性以及高温下岩石的蠕变特性；J.T.Fredrich 和 T. F.Wong 从
断裂力学的角度研究认为当裂纹尖端的应力强度因子超过临界值时即可诱发晶内裂缝；F.