寒區(qū)軟巖隧道凍害機(jī)理及設(shè)計(jì)計(jì)算分析.pdf

1、凍害是寒區(qū)隧道常見的工程病害，凍脹力是寒區(qū)隧道凍害發(fā)生的主要原因。因此，研究凍脹力的發(fā)生、發(fā)展以及預(yù)防或消減是寒區(qū)隧道工程的關(guān)鍵問題，也是西部寒區(qū)工程的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題之一。 (1)對(duì)寒區(qū)隧道凍害問題的假說進(jìn)行了歸納總結(jié)，對(duì)其各自的適用范圍和局限性進(jìn)行了分析。 (2)介紹了軟巖特殊的物理力學(xué)性質(zhì)，對(duì)軟巖熱傳導(dǎo)控制微分方程和有限差分格式進(jìn)行了推導(dǎo)；對(duì)寒區(qū)隧道圍巖塑性區(qū)的應(yīng)力和邊界進(jìn)行了分析。 (3)介紹了軟巖的熱物理

2、指標(biāo)，對(duì)寒區(qū)軟巖彈性力學(xué)計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo)；對(duì)粘彈性情況下的凍脹力進(jìn)行了分析；對(duì)彈塑性力學(xué)下的凍脹力進(jìn)行了有限元分析。通過分析得到：①凍脹力隨洞內(nèi)通風(fēng)溫度(外界溫度)的降低而增大。②凍脹力隨襯砌剛度分配的原則。③凍脹力的分布規(guī)律。凍脹力大都分配于隧道的側(cè)壁上，最大凍脹力形成于靠近側(cè)壁的中心部位。并給出了算例分析。 (4)根據(jù)流體力學(xué)、凍土學(xué)和傳熱學(xué)基本理論，提出了寒區(qū)隧道空氣與圍巖對(duì)流換熱和圍巖熱傳導(dǎo)耦合問題的三維數(shù)學(xué)模型，并用