本文選題：多年凍土隧道　切入點：凍害　出處：《西南石油大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：受到多年凍土區(qū)惡劣氣候條件影響,多年凍土隧道常因遭受凍害而無法正常使用。論文以防止溫度作用誘發(fā)多年凍土隧道洞口段結(jié)構(gòu)凍害為目的,以“高海拔凍土隧道縱向溫度場動態(tài)演化機理及分段防凍技術(shù)研究”項目為依托,采用文獻分析調(diào)研凍土隧道的凍害特征、凍害原因以及產(chǎn)生凍害的位置,在此基礎(chǔ)上分析推導(dǎo)多年凍土隧道洞口段的抗凍設(shè)防長度計算公式,并結(jié)合數(shù)值模擬對凍土隧道的凍害特征的影響因素進行研究分析,結(jié)合風(fēng)火山隧道的縱向溫度場相應(yīng)特征進行對比分析,解決凍土區(qū)域隧道的抗凍設(shè)防中的不足和困難。主要研究成果如下：(1)調(diào)查的25個凍土隧道的凍害特征統(tǒng)計結(jié)果分析說明：隧道洞口至洞身段的一定長度內(nèi)(洞口段)隧道凍害發(fā)育嚴重,而且這段長度內(nèi)的圍巖地溫、洞內(nèi)溫度及襯砌結(jié)構(gòu)溫度受外部氣候影響而紊亂不穩(wěn)定,是多年凍土隧道抗凍設(shè)防的重要部分。(2)以多年凍土隧道的縱向和橫向溫度場特征為研究對象,以隧道橫斷面為圓形形狀為模型,利用傳熱學(xué)相關(guān)理論,結(jié)合數(shù)學(xué)物理方程方法,推導(dǎo)出凍土隧道的橫向以及縱向的溫度場分布特征表達式,并分析隧道埋深、洞內(nèi)空氣速度、有無保溫層等對隧道橫向和縱向溫度場的分布特征的影響,得出多年凍土隧道洞口段理論抗凍設(shè)防長度計算長度。(3)基于風(fēng)火山隧道,利用有限元軟件ADINA建立隧道三維分析模型,研究隧道埋深、洞內(nèi)空氣速度、有無保溫層等等因素對多年凍土隧道溫度場分布特征規(guī)律的影響,分析多年凍土隧道抗凍設(shè)防長度的分布特征。(4)根據(jù)風(fēng)火山隧道現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù),分析風(fēng)火山隧道橫向和縱向溫度分布特征,并同理論分析結(jié)果和數(shù)值模擬分析結(jié)果進行對比分析,從而驗證多年凍土隧道抗凍設(shè)防長度計算公式的合理性,為凍土隧道的抗凍設(shè)防提供理論指導(dǎo)。
[Abstract]:The permafrost tunnel is often unable to be used normally because of the severe climatic conditions in permafrost region. The purpose of this paper is to prevent the structure of permafrost tunnel from being frozen-damaged by temperature. Based on the project of "study on dynamic Evolution Mechanism of Longitudinal temperature Field and subsection Anti-freezing Technology of High-altitude Frozen Tunnel", the characteristics, causes and location of freezing injury of frozen soil tunnel were investigated by literature. On this basis, the formula for calculating the length of anti-freezing fortification of permafrost tunnel is deduced, and the factors influencing the freezing damage characteristics of permafrost tunnel are studied and analyzed in combination with numerical simulation. Combining with the corresponding characteristics of the longitudinal temperature field of the wind volcano tunnel, The main research results are as follows: (1) the statistical analysis of freezing damage characteristics of 25 frozen soil tunnels investigated shows that: the length of tunnel opening to the body of the tunnel is within a certain length (hole opening). Section) the tunnel frozen-injury development is serious, And the surrounding rock temperature in this length, the temperature in the tunnel and the temperature of the lining structure are unstable because of the influence of external climate. It is an important part of anti-freezing fortification of permafrost tunnel. (2) taking the longitudinal and transverse temperature field characteristics of permafrost tunnel as the research object, taking the cross-section of the tunnel as the model, using the theory of heat transfer and the mathematical and physical equation method, The expressions of transverse and longitudinal temperature field distribution of frozen soil tunnel are derived, and the effects of tunnel burial depth, air velocity in the tunnel, and the existence of insulation layer on the distribution of transverse and longitudinal temperature field of the tunnel are analyzed. Based on the wind volcano tunnel, the three-dimensional analysis model of tunnel is established by using finite element software ADINA to study the buried depth of tunnel and the air velocity in the tunnel. The influence of factors such as insulation layer on the temperature field distribution characteristics of permafrost tunnel is analyzed. The distribution characteristics of the length of anti-freezing fortification of permafrost tunnel are analyzed. (4) according to the field monitoring data of wind volcano tunnel, the temperature field distribution of permafrost tunnel is analyzed. The transverse and longitudinal temperature distribution characteristics of Fengzhuo tunnel are analyzed and compared with the results of theoretical analysis and numerical simulation analysis, which verifies the rationality of the formula for calculating the length of anti-freezing fortification of permafrost tunnel. It provides theoretical guidance for freezing resistance of frozen earth tunnel.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U452

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本文編號：1659097