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寒区隧道融化盘时空变化规律研究
| 论文题名： | 寒区隧道融化盘时空变化规律研究 |
| 关键词： | 寒区;隧道融化盘;支护结构;时空变化规律 |
| 摘要： | 随着国家西部发展战略的转移以及经济建设的需要，寒区公路隧道修建越来越多。但受多年冻土区的气候环境、地质条件、施工技术的影响，在建或已运行隧道出现了不同程度的冻害。其中主要原因在于寒区隧道的修建对原岩的热平衡状况产生了巨大的改变，洞内外温度环境造成了隧道融化盘在时空及隧道结构承载力的季节性变化，使隧道遭受季节性冻胀作用引起隧道病害。 本文利用数值模拟计算的方法重点研究了隧道在不同施工及运营阶段隧道融化盘的大小改变以及对隧道支护结构力学性态的作用。本次研究考虑了伴相变非稳态温度场、不同阶段洞内外温度分布特点、保温隔热层的铺设、不同围岩等级等因素，研究总结了隧道融化盘随时间的大小变化情况及寒区隧道支护结构的位移应力影响规律。 根据隧道实际施工中不同开挖阶段及洞内外温度分布的复杂性，本文采用有限元软件进行数值模拟研究主要分为两部分:一部分是将隧道施工开挖分为毛洞阶段、初支阶段、二衬及贯通运行阶段，考虑材料伴相变非稳态情况下施工暴露时间的长短以及洞内外温度分布的差异进行隧道融化盘大小变化规律的分析;另外一部分是考虑冻结岩体与未冻结岩体的物理材料参数在冷暖季节的改变，分别对比分析不同围岩等级以及不同融化盘范围深度影响下，着重分析研究了隧道围岩衬砌支护结构的受力变形规律，并进行对比将作用程度进行了粗略量化。 通过对计算结果的对比分析得出:隧道融化盘季节变化受洞内外温度环境影响较大。隧道融化盘随洞内温度升高范围不断增大但增大速率逐渐降低;不同施工阶段对隧道融化盘影响不同，其中施工热源的作用较为明显;保温隔热材料的铺设能够有效避免隧道融化盘的季节性冻融变化。随着隧道融化盘深度的变大隧道支护结构的应力、位移及塑性应变增大，表明隧道融化盘对隧道结构稳定具有显著的作用，仰拱及拱脚位置比较容易先发生破坏。因此施工中隧道拱脚位置应采取一定强度加强措施。 |
| 作者： | 韩风雷 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张学富;韦良文 |
| 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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