熱害隧道噴射混凝土性能研究及結(jié)構(gòu)行為分析.pdf

1、隨著我國(guó)鐵路的快速發(fā)展及隧道施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，隧道建設(shè)逐漸向長(zhǎng)大深埋的方向發(fā)展，同時(shí)也遇到了高溫地?zé)釂?wèn)題，但當(dāng)前的研究主要局限在通過(guò)臨時(shí)措施或外部措施來(lái)改善當(dāng)時(shí)的熱害問(wèn)題，而并沒(méi)有進(jìn)行機(jī)理性的研究以及對(duì)長(zhǎng)期高溫下材料熱害性能的分析。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51008253)和大瑞鐵路高黎貢山隧道項(xiàng)目，通過(guò)試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，對(duì)與基層直接粘結(jié)的噴射混凝土的熱害性能進(jìn)行研究。主要研究工作及成果如下:
　　 (1)研究了熱害對(duì)

2、噴射混凝土與巖石的粘結(jié)強(qiáng)度的影響。通過(guò)巖石大板選擇、模擬熱害環(huán)境設(shè)計(jì)、濕噴混凝土技術(shù)、粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試方法（劈裂法和鉆芯拉拔法）及細(xì)觀測(cè)試對(duì)熱害環(huán)境兩種強(qiáng)度等級(jí)（C25和C30）噴射混凝土與巖石的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，干熱環(huán)境和濕熱環(huán)境均體現(xiàn)了熱害引起的粘結(jié)強(qiáng)度倒縮的現(xiàn)象，而干熱環(huán)境下噴射混凝土與巖石的粘結(jié)強(qiáng)度相對(duì)于濕熱環(huán)境干縮更明顯，并且隨溫度升高干縮加劇，尤其是70℃工況更為顯著。
　　 (2)研究了熱害對(duì)噴射混凝

3、土變形性能的影響。試驗(yàn)采用接觸法，對(duì)各熱害工況及70℃-干工況下?lián)郊硬煌瑩搅康姆勖夯摇⒌V渣粉、體積率1.0％鋼纖維、0.9kg/m3聚丙烯纖維、雙摻纖維噴射混凝土進(jìn)行收縮試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，噴射混凝土在濕熱環(huán)境下表現(xiàn)為膨脹，在干熱環(huán)境下干縮較大，而鋼纖維的摻入可以很好的抑制噴射混凝土的干縮。
　　 (3)進(jìn)行了熱害環(huán)境噴射混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的改善性研究。對(duì)70℃-干和70℃-濕兩種工況下?lián)饺?5％粉煤灰、25％礦渣粉、雙摻礦渣和

4、粉煤灰、體積率1％鋼纖維、0.9kg/m3聚丙烯纖維及雙摻纖維后的C25噴射混凝土劈裂抗拉粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)研究，并與基準(zhǔn)噴射混凝土作對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，單摻粉煤灰對(duì)濕熱環(huán)境中噴射混凝土與巖石的粘結(jié)強(qiáng)度有明顯改善作用，單摻鋼纖維則能夠提高干熱環(huán)境中噴射混凝土與巖石的粘結(jié)強(qiáng)度。
　　 (4)采用ANSYS有限元法對(duì)高黎貢山隧道(Ⅴ)級(jí)圍巖淺埋段進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了隧道在圍巖壓力和地?zé)狁詈献饔孟聹囟葓?chǎng)的分布及應(yīng)力變化。分析結(jié)果表明