巖質隧道凍脹力計算及凍害等級劃分研究.pdf

1、隨著我國改革開放步伐的加快，中國交通基礎建設工程全面展開，而公路、鐵路隧道更是在東北、華北、西北、西南等高海拔地區(qū)新建消息頻出。這一方面標志全國交通系統(tǒng)更加全面有效，而另一方面卻帶了人們對隧道凍害問題的深思。
　　本文通過查閱國內外相關文獻，對隧道凍脹力計算方法、隧道凍害機理、隧道凍害等級劃分及隧道凍脹防治措施四個方面研究現(xiàn)狀進行了總結歸納，在此基礎之上重點對巖質隧道凍脹力計算模型以及凍害等級劃分方法深入分析，主要工作內容如下:<

2、br>　　(1)綜述積水凍脹理論，修正已有積水凍脹模型不足之處:該模型建立時忽略了圍巖本身低溫膨脹作用;計算過程未考慮積水結冰彈性體變形影響;未提及參數(shù)取值問題，工程使用困難?；趶椥粤W理論，建立新的局部積水凍脹模型，并推導出凍脹力計算表達式。然后提出各參數(shù)取值方法，包括:凍脹圍巖沿隧道徑向深度、局部積水沿隧道徑向深度、圍巖彈性抗力系數(shù)、襯砌和冰的彈性當量系數(shù)以及圍巖凍脹率。引入工程算例，計算襯砌背后無積水時所受凍脹力大小并與凍融巖石

3、圈整體凍脹理論凍脹力彈性表達式計算結果對比，驗證新建積水凍脹模型合理性。
　　(2)采用有限元數(shù)值分析方法，分析新建局部積水凍脹模型的合理性，并討論凍脹力與相關參數(shù)的關系。利用ANSYS有限元軟件模擬隧道工程算例得出襯砌背后出現(xiàn)局部積水時所受凍脹力大小與局部積水凍脹模型分析結果比較，證明新建局部積水凍脹模型的合理性。然后通過參數(shù)調整分析凍脹力與圍巖凍脹率、襯砌剛度以及水體縱向深度之間的關系。
　　(3)提出新建隧道凍害等級劃

4、分標準以及各指標評價方法。在量化分析地下水、溫度、圍巖屬性三指標前提下，采用加權平均綜合評價方法提出新建隧道凍害等級劃分標準;對隧道防凍害施工預防措施進行總結:保溫加熱措施、防排水措施、混凝土低溫施工，并以施工預防措施有效性對新建隧道凍害等級劃分標準進行修正。
　　(4)基于新建局部積水凍脹模型，建立既有隧道凍害等級劃分標準并明確各指標評價方法。提出以混凝土長期強度增長值為指標來區(qū)分新建和既有隧道的方法;以混凝土襯砌最小、最大配筋