寒區(qū)隧道融化盤時空變化規(guī)律研究.pdf

1、隨著國家西部發(fā)展戰(zhàn)略的轉移以及經(jīng)濟建設的需要，寒區(qū)公路隧道修建越來越多。但受多年凍土區(qū)的氣候環(huán)境、地質條件、施工技術的影響，在建或已運行隧道出現(xiàn)了不同程度的凍害。其中主要原因在于寒區(qū)隧道的修建對原巖的熱平衡狀況產(chǎn)生了巨大的改變，洞內(nèi)外溫度環(huán)境造成了隧道融化盤在時空及隧道結構承載力的季節(jié)性變化，使隧道遭受季節(jié)性凍脹作用引起隧道病害。
　　本文利用數(shù)值模擬計算的方法重點研究了隧道在不同施工及運營階段隧道融化盤的大小改變以及對隧道支護結

2、構力學性態(tài)的作用。本次研究考慮了伴相變非穩(wěn)態(tài)溫度場、不同階段洞內(nèi)外溫度分布特點、保溫隔熱層的鋪設、不同圍巖等級等因素，研究總結了隧道融化盤隨時間的大小變化情況及寒區(qū)隧道支護結構的位移應力影響規(guī)律。
　　根據(jù)隧道實際施工中不同開挖階段及洞內(nèi)外溫度分布的復雜性，本文采用有限元軟件進行數(shù)值模擬研究主要分為兩部分:一部分是將隧道施工開挖分為毛洞階段、初支階段、二襯及貫通運行階段，考慮材料伴相變非穩(wěn)態(tài)情況下施工暴露時間的長短以及洞內(nèi)外溫度分

3、布的差異進行隧道融化盤大小變化規(guī)律的分析;另外一部分是考慮凍結巖體與未凍結巖體的物理材料參數(shù)在冷暖季節(jié)的改變，分別對比分析不同圍巖等級以及不同融化盤范圍深度影響下，著重分析研究了隧道圍巖襯砌支護結構的受力變形規(guī)律，并進行對比將作用程度進行了粗略量化。
　　通過對計算結果的對比分析得出:隧道融化盤季節(jié)變化受洞內(nèi)外溫度環(huán)境影響較大。隧道融化盤隨洞內(nèi)溫度升高范圍不斷增大但增大速率逐漸降低;不同施工階段對隧道融化盤影響不同，其中施工熱源的