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水下隧道混凝土裂缝中水分输运研究
| 论文题名： | 水下隧道混凝土裂缝中水分输运研究 |
| 关键词： | 水下隧道;混凝土裂缝;水分输运;结构耐久性 |
| 摘要： | 本文从水下隧道环境特点及结构特征出发，针对水下隧道承受水压、混凝土非饱和以及带裂缝的情况，研究了水下隧道非饱和混凝土裂缝中水分输运过程。采用理论分析、数值计算与试验研究相结合的方法，围绕水下隧道外侧混凝土裂缝中水分输运进行系统地研究，并将红外检测技术应用到水下隧道混凝土裂缝中水分渗透的室内试验中，从红外辐射试块表面温度变化角度映证了水下隧道混凝土裂缝中水分输运规律。本文研究对水下隧道结构耐久性的研究工作有一定的参考意义。 本文主要研究工作及取得的成果有: (1)基于双重介质裂缝模型建立适用于水下隧道非饱和混凝土裂缝中水分输运的理论模型。基于非饱和混凝土中水分运动方程（Richards方程）提出隧道非饱和混凝土裂缝中水分渗透系数。理论模型用水头h作为变量，实现了水下隧道外侧与水接触的饱和情况与内侧混凝土非饱和情况的模拟。 (2)采用COMSOL Multiphisics软件进行了模型的数值求解。数值计算结果表明:水势变化区相同位置处外水压力越大，水势越大;初始饱和度越小，裂缝附近的水势变化越大;水势变化范围水胶比为0.43的模型大于0.36的模型;一定范围内裂缝宽度越大，裂缝长度越小，水势变化区域越大;水势变化区相同位置处，裂缝宽度越大，裂缝长度越小，水势越大;一定范围内裂缝深度越大，受影响深度越大，不同裂缝深度对裂缝中水分输运的影响主要体现在裂缝深度方向上。 (3)自制智能控压渗透装置系统，进行了水下隧道混凝土裂缝中水分压力渗透试验。提出了“水分渗透轨迹描点绘图法”，得到表征水分在裂缝底端和左右两侧运动的轨迹。试验结果表明:外水压力对隧道非饱和混凝土裂缝中水分输运有促进作用，水胶比大的工况水分渗透深度大，而初始饱和度较小的工况水分渗透深度较大;一定范围内裂缝宽度越大，水分渗透深度越大，而裂缝长度越大，渗透深度越小;各影响因素对水分在裂缝中各方向渗透产生影响的程度不同。 (4)将红外检测技术应用到水下隧道混凝土裂缝中水分渗透的室内试验过程，进行了裂缝水压渗透过程的红外特性试验研究。结果表明:冷却水入渗过程中，红外热像呈现高温区域包围低温区域的温度场特征。压力渗透的不同阶段，试块表面温度变化的速度不同;在一定范围内，外水压力越大，裂缝长度中线位置处沿预制孔洞两侧裂缝深度方向温度越低;初始饱和度越小，中线位置处，温差越大;随着裂缝宽度和深度增大，温度降低，温差增大。从红外辐射试块表面温度变化角度映证了水下隧道外侧混凝土裂缝中水分输运规律。 |
| 作者： | 金立乔 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 魏新江;张苑竹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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