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寒区多年冻土隧道融沉变化规律及热害处治措施研究
| 论文题名： | 寒区多年冻土隧道融沉变化规律及热害处治措施研究 |
| 关键词： | 冻土隧道;融沉变形;热害治理;安全护理 |
| 摘要： | 在寒区多年冻土隧道的建设和运营中会遇到冻胀和融沉两大病害。本文围绕多年冻土地区隧道工程的融沉问题，通过理论推导、经验归纳和数值模拟方法对融沉变形规律和热害处治措施展开研究，得到了如下研究成果： 1.在参考大量寒区隧道的地温、内外气温的监测数据的基础上，通过函数拟合的方法分别得到了在两年施工工况下隧道某断面中心点处的温度变化函数和在50年运营工况下隧道某断面中心点处的温度变化函数； 2.在考虑水的相变影响的基础上，通过理论推导的方法得到了冻土温度场、应力场和应变场基本方程，建立了多年冻土隧道二维热学、力学数值模型，实现了多年冻土隧道温度场和应变场的耦合计算； 3.当多年冻土隧道围岩分别为15％含水率的亚砂土、25%含水率的粉质黏土和15%含水率的全风化砂岩时，利用ansys数值模拟软件，分别模拟了在三种类型围岩情况下隧道的温度场和应变场，得到了融沉圈深度随时间的变化规律，确定了25%含水率的粉质黏土为最不利的冻土类型、隧道拱顶段为最不利的位置和在运营第16年时融沉深度最大； 4.针对多年冻土隧道在施工和运营两种工况下热害问题提出了相应的处治措施，并利用ansys数值模拟软件对处于最不利冻土类型（25%含水率的粉质黏土）时衬砌表面敷设隔热层后的温度场和应变场进行了模拟分析，得到了新建隧道的最优的隔热方案——在施工期间敷设8cm隔热层在初期支护和二次衬砌之间，在运营阶段尽快对融沉区二次衬砌一般段（拱腰、边墙、仰拱段）表面敷设2cm隔热层，拱顶段需要采用隔热性能比硬质聚氨酯泡沫塑料更优的保温隔热材料，或者在不影响隧道净空的情况下敷设变截面或不等厚度的隔热层，拱顶隔热层厚度可取保守值5cm，既达到了保护多年冻土热平衡和隔热保温的目的，又满足经济实用要求。 |
| 作者： | 王灿 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王永东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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