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基于热工理论计算的高寒隧道保温防冻技术研究
| 论文题名： | 基于热工理论计算的高寒隧道保温防冻技术研究 |
| 关键词： | 高寒隧道;温度场;保温隔热层;数值模拟 |
| 摘要： | 随着西部大开发战略的推进，越来越多的隧道在青藏高原等高海拔山区修建完成。高原地区气候寒冷，隧道设计和施工中必须采取有效的防寒和保温措施以抵御冻害。目前已建成的高寒隧道中，衬砌结冰、开裂、路面积冰等病害时有发生，这些病害影响隧道的正常运营使用，严重影响行车和行人安全。 温度对高寒冻土的影响非常明显，高海拔山区的公路隧道，围岩的温度场会因隧道内空气的温度的变化而产生很大影响。洞内环境空气温度上升会使热量传向围岩，导致围岩融化深度增大，对隧道的运营安全产生不良影响。同时车流活塞风也会引起洞内外的温度热交换，对隧道纵向温度场产生影响，从而影响纵向保温层的布设长度。精准的预测与分析隧道的温度场规律，得出实际的隧道温度场分布，对隧道设计中的防冻保温设计非常重要。引起隧道冻害的原因是隧道围岩和衬砌中存在负温区，只有对高寒隧道的温度场分布规律有正确的了解，才能从根源上对高寒隧道进行更有效的防冻设计。本文以西藏拉丁拉山隧道工程为背景，依据现场实测数据和数值模拟分析，总结出高寒隧道温度场在围岩纵向、径向的分布规律。并根据所得规律总结出高寒隧道的防冻保温措施。研究内容主要包括: ①通过搜集文献，分析了温度场研究成果、高寒隧道的冻胀机理以及国内外典型高寒隧道的防治方案。 ②对现场实际监测数据进行分析研究，总结出了隧道围岩和洞内环境温度场的变化规律。 ③介绍了热力学基本理论，并用数值模拟方法进行计算，研究了隧道开挖后未支护前随暴露时间变化，围岩温度场的变化规律。 ④通过数值模拟，对保温隔热层在不同铺设方式、不同厚度和不同导热系数时的保温效果进行对比分析，为保温层的设计提供了理论依据。 ⑤本文的依托工程拉丁拉山隧道采取的防冻措施主要有衬砌内表面贴保温层、衬砌中砼添加纤维素纤维、设变形缝、中央排水沟保温和电加热等。除此之外，还提出了高寒隧道的综合防冻保温方案，包括防排水措施、保温供热措施和加强结构衬砌结构性能措施等。 |
| 作者： | 孙志朋 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 徐宏武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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