寒區(qū)特長公路隧道積水凍脹問題和隧道內溫度場分布規(guī)律研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展和西部開發(fā)戰(zhàn)略的不斷深化，越來越多的公路建設向高海拔、高緯度地區(qū)推進，伴隨產(chǎn)生的高寒地區(qū)隧道凍害問題成為高寒地區(qū)隧道設計施工運營中不可避免的問題。本文以世界第一高海拔特長公路隧道——雀兒山隧道為工程背景，針對典型凍害特征以及凍害產(chǎn)生的機理進行分析。在探明凍害形成機理之后，利用有限元方法對襯砌背后儲水空間凍脹、富水區(qū)段裂隙節(jié)理內積水凍脹等問題進行詳細的模擬研究;并且基于流場和溫度場控制方程，采用有限容積法對不同外界溫

2、度、不同通風方式等條件下隧道內的空氣溫度隨時間和空間以及隧道長度的變化規(guī)律進行探討。研究內容和研究成果如下:
　　(1)調研了高緯度、高海拔等高寒條件下隧道凍害的特征;結合過去修建的寒區(qū)隧道所產(chǎn)生的凍害問題，對典型凍害現(xiàn)象的成因進行了分析。
　　(2)基于有限元數(shù)值模擬，針對隧道二襯背后不同凍脹率條件、不同儲水空間的體積、以及不同的儲水空間位置所導致的凍脹荷載對二襯結構應力、損傷和變形進行了詳細研究;對富水區(qū)段裂隙節(jié)理內積水