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高寒地区公路隧道防寒泄水洞设置技术研究
| 论文题名： | 高寒地区公路隧道防寒泄水洞设置技术研究 |
| 关键词： | 公路隧道;防寒泄水洞;设计施工;防冻保温性能;受力特性 |
| 摘要： | 鉴于青藏高原高寒多年冻土地区特长公路隧道防寒泄水洞设置技术研究不足的现状，论文结合西部交通建设科技项目“高寒公路隧道多年冻土力学特性及变形控制技术研究”，以国道214线共和至玉树公路，洞口标高4300米的姜路岭特长隧道防寒泄水洞为依托工程，通过对温度场和结构受力情况的大批量现场实测，基于有限元理论的理论分析和数值模拟(ANSYS)手段，对高寒多年冻土区公路隧道防寒泄水洞的温度场、温度-重力耦合作用下的受力特性、防寒保温和新型施工技术进行了系统研究，为该地区公路隧道防寒泄水洞的设计施工和防冻保温提供了指导。 针对依托工程特点，开展了系统的环境温度和围岩及衬砌支护结构温度场测试分析。得出了洞内外环境温度的年变化规律和三维温度场数值模拟的荷载条件。在距离防寒泄水洞洞口较近处温度年变化曲线和洞外变化趋势很相似，只是洞外的温度振幅比洞内的偏大。洞内的温度变化总是被动的伴随着洞外的温度变化而变化，同时距离洞口越远，被动变化的周期性和规律性减弱。对防寒泄水洞温度场数值模拟时，将最不利的温度函数（低温月份洞外大气温度函数）作为洞口段的温度载荷条件。 基于温度场现场实测结果，将低温月份洞外大气温度函数作为荷载加到山体表面和防寒泄水洞支护结构表面，采用非稳态热传导有限元法对温度场进行数值模拟。对整个体系分为主洞先行和防寒泄水洞先行两种不同施作模式下的模拟分析，同时研究了在水平方向上以4.5米为一个计算工况，防寒泄水洞从分离到合并的体系冻融圈变化规律。 采用间接耦合法，将第三章温度场数值计算的结果作为温度荷载，和重力荷载一起施加在结构上，对防寒泄水洞和主洞体系进行三维温度场和应力场耦合计算，模拟分析实际施工过程中围岩耦合场综合应力的变化规律，根据计算结果推荐了防寒泄水洞合并设置结构形式及断面设计参数。 通过对一般寒区隧道防排水系统保温措施的借鉴，从依托工程的保温设计着手，研究了保温材料的性能，运用有限元热分析技术，从施加和未施加保温层方面，着重分析研究了保温材料的保温效果。由洞内二次衬砌表面温度是否为正确定了防寒泄水洞设防长度为450米。 |
| 作者： | 刘瑞全 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 丁浩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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