發(fā)布時間：2021-01-07 19:55

　　近年來,西部大開發(fā)及相應(yīng)的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速實施,在穿越寒區(qū)隧道過程中遇到了諸多由土體凍融引發(fā)的凍害問題。因此深入分析研究凍土體水-熱-力三場之間的聯(lián)系及相互作用,正確揭示凍害問題機理具有十分重要的意義。凍脹和融沉問題是非常復(fù)雜的綜合問題,經(jīng)過眾多研究者的多年研究,凍土水熱力耦合理論已較為完備,也已開發(fā)了較多的計算程序,而對于融化過程則關(guān)注較少。本文建立了凍土的理論架構(gòu),選取合適的凍土模型及模型參數(shù)計算方法,在此基礎(chǔ)上建立凍土凍脹和融沉數(shù)值模型,通過室內(nèi)試驗驗證了數(shù)值模型的可靠性。利用建立的數(shù)值模型對隧道進行模擬計算,分析了圍巖凍融時隧道支護結(jié)構(gòu)的應(yīng)力響應(yīng),并進行了多個因素的敏感性分析。主要研究成果如下:（1）在建立凍脹數(shù)值模型時,在凍土有效應(yīng)力原理的基礎(chǔ)上建立了平衡方程;在考慮凍結(jié)過程中的熱傳導(dǎo)和對流傳熱的基礎(chǔ)上建立了能量守恒方程:通過推導(dǎo)孔隙變化率方程建立了變形場方程。（2）在建立融沉數(shù)值模型時,在忽略融化過程中水分遷移的基礎(chǔ)上建立了質(zhì)量守恒方程;結(jié)合質(zhì)量守恒方程建立用孔隙率表示的能量守恒方程,求解等溫線位置,確定融化區(qū)范圍:在考慮融化時土骨架抵抗變形能力衰變的基礎(chǔ)上建立了變形場... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

未凍水含量隨溫度變化曲線

圖 3-1 計算簡圖Fig.3-1 Calculation diagram下基本假定：巖均為均質(zhì)、連續(xù)的各向同性彈性介質(zhì)；題計算；水狀態(tài)，該系統(tǒng)為封閉系統(tǒng)；性常數(shù)不變。圍巖凍結(jié)區(qū)厚度為 hf，則凍結(jié)區(qū)圍巖凍結(jié)前后體 22fV n t h R r 。膨脹量可近似表示為：2 fVh h R

安高速公路擴能工程是國家高速包頭（內(nèi)蒙古）至茂名（廣部分。全線共有 18 座雙洞隧道，隧道單洞總長 25.1km，其中1km；中長隧道 8 座，共計 5.964km；短隧道 3 座，共計 1.6.21%，全線隧道總長度的 71%處于 V 級圍巖中，建設(shè)過程中m2，是全國面積最大的全斷面開挖隧道。隧道按六車道高速/h。某淺埋大斷面黃土隧道作為研究對象。根據(jù)地勘資料，該斷面年平均氣溫為 8.6~9.4℃，極端低溫-22~-25.4℃。隧道大部分面支護形式為復(fù)合式襯砌，支護結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 5-1 所示，支護表 5-1 支護結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.5-1 Support structure parameters錨桿 鋼筋網(wǎng) 鋼拱架 C20 噴層厚度/m直徑/m間距/m型號 間距/m0.022 1 2×2 I25a 6 0.31

【參考文獻】：
期刊論文
[1]準飽和正凍土水熱力耦合模型的擴展有限元程序研發(fā)[J]. 何敏,馮孝鵬,李寧.  巖石力學與工程學報. 2017(11)
[2]不同支護參數(shù)下錨桿錨固效果的等效數(shù)值模擬研究[J]. 邵凌,李寧,李程,代鵬,陳瑛.  水資源與水工程學報. 2016(06)
[3]一維飽和凍土融化固結(jié)分析[J]. 明鋒,李東慶,張宇.  冰川凍土. 2016(04)
[4]凍土水熱耦合方程及數(shù)值模擬研究[J]. 白青波,李旭,田亞護,房建宏.  巖土工程學報. 2015(S2)
[5]正凍土中冰透鏡體形成力學判據(jù)的分析討論[J]. 曾桂軍,張明義,李振萍,袁華有.  冰川凍土. 2015(01)
[6]軟弱地層淺埋隧道加固范圍及強度參數(shù)的研究[J]. 石鈺鋒,陽軍生,楊峰,王樹英.  公路交通科技. 2014(05)
[7]飽和凍土水熱力耦合模型解析及驗證[J]. 何敏,李寧,劉乃飛.  巖土工程學報. 2012(10)
[8]飽和土水熱耦合分離冰凍脹模型研究[J]. 周揚,周國慶,王義江.  巖土工程學報. 2010(11)
[9]凍砂土損傷本構(gòu)模型及應(yīng)用研究[J]. 李棟偉,汪仁和,林斌.  低溫建筑技術(shù). 2007(04)
[10]凍粘土蠕變損傷耦合本構(gòu)關(guān)系研究[J]. 李棟偉,汪仁和,胡璞.  冰川凍土. 2007(03)

博士論文
[1]凍土凍脹理論模型及凍脹控制研究[D]. 周揚.中國礦業(yè)大學 2009
[2]飽和顆粒土凍結(jié)過程中的多場耦合研究[D]. 曹宏章.中國科學院研究生院（工程熱物理研究所） 2006

碩士論文
[1]凍土水熱力場耦合機理研究與工程應(yīng)用[D]. 李智明.哈爾濱工業(yè)大學 2017



本文編號：2963144