寒區(qū)鐵路隧道凍害機(jī)理及整治技術(shù)研究.pdf

1、嚴(yán)寒地區(qū)鐵路隧道凍害現(xiàn)象普遍存在，影響了結(jié)構(gòu)的使用性能，是困擾工程界的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。論文針對寒區(qū)隧道凍害問題，依托栗家灣二號、軍都山等既有鐵路隧道，圍繞隧道凍害機(jī)理及整治技術(shù)，通過現(xiàn)場調(diào)研、理論分析和數(shù)值模擬，分析了凍害的成因及影響因素，研究了凍脹力對圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)影響破壞、隧道溫度場的分布等，提出了新型的凍害整治措施。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)分析了隧道凍害現(xiàn)象及影響因素。隧道常見凍害形式是襯砌滲漏水、掛冰、凍脹開裂，基底

2、翻漿冒泥、凍脹隆起，洞門墻開裂，洞口處熱融滑塌，排水系統(tǒng)凍結(jié)堵塞等，從溫度、水、圍巖和設(shè)計施工缺陷等角度分析了凍害產(chǎn)生的影響因素，研究了圍巖和襯砌混凝土在凍融循環(huán)作用下的凍脹劣化特性。
　　(2)研究了襯砌結(jié)構(gòu)的凍害機(jī)理。寒區(qū)隧道結(jié)構(gòu)開裂與水凍結(jié)成冰時體積膨脹產(chǎn)生的凍脹力有關(guān)，采用均勻孔隙含水圍巖和等厚度凍結(jié)含水層圍巖的凍脹模型計算凍脹力，當(dāng)凍脹力作用于襯砌結(jié)構(gòu)超過混凝土的抗拉、抗剪、抗壓強(qiáng)度時，會使襯砌產(chǎn)生張裂、錯臺和壓潰等破壞

3、。
　　(3)研究了隧道溫度場的分布規(guī)律。通過有限元軟件模擬了以栗家灣二號隧道為例的溫度場分布特征，即三維空間凍結(jié)面沿隧道縱向大致呈喇叭口形分布，并得出施加5cm硬質(zhì)聚氨酯保溫層可減緩凍結(jié)圈的發(fā)展，減小圍巖的凍結(jié)深度。
　　(4)提出了寒區(qū)鐵路隧道凍害的新型整治措施。凍害整治措施應(yīng)以治水為主，兼顧保溫、加固圍巖及襯砌、提高設(shè)計和施工質(zhì)量，采取“電伴熱帶+保溫層+排水盲管+橡膠波紋板”的綜合治水方案可有效治理襯砌滲漏水掛冰病害