作為基礎(chǔ)工程，隧道工程是鐵路工程、特別是高速鐵路的重要組成部分。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2020年底，中國鐵路運(yùn)營鐵路隧道為16798座19630km，在建鐵路隧道2746座6083km，規(guī)劃鐵路隧道6395座16325km，這些隧道中包含大量長大及超長隧道。隨著建成通車隧道的增多及列車速度的提高，列車通過隧道時誘發(fā)的空氣動力學(xué)問題成為了制約高速鐵路發(fā)展關(guān)鍵因素之一。
我國于1995年在山西南同蒲線進(jìn)行了首次隧道氣動效應(yīng)試驗(yàn)，初步掌握了隧道內(nèi)壓力波的產(chǎn)生及傳播規(guī)律，為今后的理論分析和縮尺模型提供了實(shí)測數(shù)據(jù)依據(jù)。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國在氣動效應(yīng)相關(guān)領(lǐng)域取得了長足進(jìn)展，先后結(jié)合合武、石太、武廣、京滬等高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試及綜合試驗(yàn)開展了大量隧道氣動效應(yīng)相關(guān)研究，并取得了一系列研究成果，為我國高速鐵路提供了相應(yīng)的技術(shù)支持。本書通過對武廣、京滬、鄭西等幾十條高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試及綜合試驗(yàn)海量數(shù)據(jù)的挖掘，并結(jié)合仿真計算，系統(tǒng)闡述了列車高速通過隧道時影響氣動效應(yīng)主要因素及其對隧道凈空面積、線間距、附屬設(shè)施等的影響，提出了隧道空氣動力學(xué)效應(yīng)在高速鐵路隧道工程中的運(yùn)用與實(shí)踐，本書成果可為我國高速鐵路隧道的設(shè)計及建設(shè)提供參考。
全書共分9章：第1章論述了目前隧道氣動效應(yīng)在國內(nèi)外的研究進(jìn)展及涉及的科學(xué)問題；第2章介紹了隧道空氣動力學(xué)相關(guān)研究方法，包括理論分析、實(shí)車試驗(yàn)、模型試驗(yàn)和有限元仿真計算等；第3章分析了影響隧道氣動效應(yīng)的主要因素及相關(guān)參數(shù)計算方法、評判標(biāo)準(zhǔn)等；第4章主要對國內(nèi)外高速鐵路線間距進(jìn)行了對比分析，介紹了我國鐵路線間距的確定方法，分析了線間距對列車動力學(xué)性能的影響；第5章從實(shí)車試驗(yàn)和數(shù)值仿真兩方面分析了隧道內(nèi)設(shè)置套襯導(dǎo)致隧道凈空斷面突變對隧道氣動效應(yīng)的影響；第6章總結(jié)了世界各國鐵路隧道凈空面積現(xiàn)狀，提出了不同速度高速鐵路隧道凈空斷面積優(yōu)化的建議；第7章分析了海拔變化對隧道氣動效應(yīng)的影響；第8章介紹了地下車站氣動效應(yīng)的研究現(xiàn)狀、機(jī)理，分析了屏蔽門系統(tǒng)和泄壓井對地下車站氣動效應(yīng)的影響；第9章分析了附屬設(shè)施氣動荷載的影響因素，給出了附屬設(shè)施氣動荷載分布規(guī)律。
本書由柳墩利總策劃并組織撰寫、統(tǒng)稿，馬偉斌主審，主要撰寫人員包括馬偉斌、程愛君、方雨菲、郭小雄、鄭澤福、王辰。在本書撰寫過程中，得到了多方面的支持和幫助。鐵科院集團(tuán)公司趙有明研究員、龔增進(jìn)研究員、韓自力研究員、劉艷青研究員、張千里研究員、趙欣欣研究員、郭湛研究員，中鐵西南院吳劍教授級高工提出了許多寶貴的意見；交通運(yùn)輸行業(yè)高層次人才培養(yǎng)項(xiàng)目對本書進(jìn)行了資助，在此一并致以誠摯的謝意！特別感謝國家鐵路局工程質(zhì)量監(jiān)督中心和中國鐵道出版社有限公司為本書出版付出的努力!本書引用了鐵科院集團(tuán)公司有關(guān)高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試以及相關(guān)科研項(xiàng)目的研究成果、國內(nèi)外同行和參考文獻(xiàn)中的部分研究成果，在此對所有資料提供者和原創(chuàng)者表示感謝！
鑒于作者水平有限，本書不當(dāng)之處在所難免，敬請讀者不吝賜教，以利改正。