基于溫度變化的寒區(qū)隧道圍巖應(yīng)力與防凍措施研究.pdf

1、隨著中國“一帶一路”的發(fā)展，中國在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的步伐將越來越快。在西北等高海拔低溫環(huán)境下修建的寒區(qū)隧道將越來越多，工程難度也越來越大。這些在寒區(qū)修建的隧道，不管在施工階段還是后期運(yùn)營階段，遇到的凍害越來越嚴(yán)重。例如，隧道的圍巖由于受冷空氣影響形成了凍土，凍土膨脹時受到未凍結(jié)圍巖和襯砌的約束，就會產(chǎn)生凍脹力。當(dāng)隧道設(shè)計對凍脹力考慮不足時，隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)在凍脹力的作用下容易發(fā)生隧道襯砌混凝土開裂，導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)破壞。隧道除了受凍脹力作用發(fā)生

2、結(jié)構(gòu)破壞，還有其他凍害發(fā)生。例如，隧道由于防排水措施不足或失效，在寒冷季節(jié)，隧道內(nèi)的滲水和漏水冷凍結(jié)冰，在隧道拱頂形成掛冰，導(dǎo)致隧道侵線，嚴(yán)重影響運(yùn)營安全;保溫排水溝中的地下水在排出過程中散熱，溫度下降，形成冰凍，導(dǎo)致排水溝堵塞，地下水流入隧道路面，在路面上形成冰凍，嚴(yán)重影響隧道行車安全。
　　如何采取有效措施解決寒區(qū)隧道在建設(shè)或運(yùn)營階段發(fā)生的凍害，是目前急需解決的問題。本文以五女峰隧道為工程依托，對寒區(qū)隧道凍害問題進(jìn)行了研究。本

3、文研究內(nèi)容包括:
　　(1)查閱了國內(nèi)外已有的寒區(qū)隧道文獻(xiàn)資料。在此基礎(chǔ)上，對國內(nèi)多個典型隧道凍害防治工程進(jìn)行分析，總結(jié)了寒區(qū)隧道的工程特性以及凍害產(chǎn)生的原因。
　　(2)通過數(shù)值模擬得到了五女峰隧道的溫度場分布規(guī)律，確定了該隧道的負(fù)溫區(qū)范圍。在此基礎(chǔ)上，以該隧道外地表土體凍結(jié)深度為參考，對隧道圍巖凍結(jié)深度提出合理假設(shè)。
　　(3)分別采用彈性力學(xué)方法（理論分析）和彈塑性力學(xué)方法（數(shù)值模擬）對寒區(qū)隧道凍脹力進(jìn)行了計算，