我國是凍土大國,一半以上的國土屬于對工程有影響的凍土區(qū),隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,交通網(wǎng)絡(luò)開始向東北、西北等偏遠(yuǎn)凍土地區(qū)擴(kuò)展,但這些地區(qū)的地形多為山脈、丘陵,修建隧道是解決交通問題的關(guān)鍵。我國在凍土區(qū)已修建和在建很多隧道,但因?yàn)榄h(huán)境惡劣,很多隧道出現(xiàn)嚴(yán)重的凍害問題。隧道產(chǎn)生凍害的主要原因是在寒冷地區(qū)隧道圍巖會出現(xiàn)凍融循環(huán),導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞,發(fā)生滲水,滲水成冰反過來加重凍害,因此對于隧道凍害的防治,考慮圍巖水-熱耦合作用,得到圍巖溫度場和水分場的分布規(guī)律是凍害防治的關(guān)鍵。本文依托深季節(jié)凍土區(qū)興安嶺隧道,對洞口段強(qiáng)風(fēng)化圍巖土進(jìn)行基本物理性質(zhì)試驗(yàn)和單向凍結(jié)試驗(yàn),得到興安嶺隧道強(qiáng)風(fēng)化圍巖土基本性質(zhì)和凍結(jié)特性,建立水-熱耦合模型并驗(yàn)證模型正確性,最后建立隧道二維模型,對隧道圍巖的溫度場和水分場的耦合效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,為深季節(jié)凍土區(qū)隧道凍害防治提供參考,本文主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:首先,對興安嶺隧道強(qiáng)風(fēng)化圍巖土進(jìn)行基本物性試驗(yàn),得到圍巖顆粒密度、顆粒級配、界限含水率、最大干密度、滲透系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容等基本物性參數(shù),進(jìn)行單向凍結(jié)試驗(yàn)得到了興安嶺隧道強(qiáng)風(fēng)化圍巖土的凍結(jié)規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:興安嶺強(qiáng)... 

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【學(xué)位級別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 研究意義與目的
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 凍土水-熱耦合模型研究現(xiàn)狀
        1.2.2 寒區(qū)隧道水-熱耦合研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述評述
    1.3 主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線
第2章 興安嶺隧道強(qiáng)風(fēng)化圍巖土物理特性試驗(yàn)研究
    2.1 引言
    2.2 依托工程簡介
    2.3 興安嶺隧道強(qiáng)風(fēng)化圍巖土物理性質(zhì)試驗(yàn)
        2.3.1 顆粒密度試驗(yàn)
        2.3.2 顆粒分析試驗(yàn)
        2.3.3 界限含水率試驗(yàn)
        2.3.4 擊實(shí)試驗(yàn)
        2.3.5 滲透系數(shù)試驗(yàn)
        2.3.6 導(dǎo)熱系數(shù)和熱容試驗(yàn)
    2.4 單向凍結(jié)試驗(yàn)
        2.4.1 試驗(yàn)儀器
        2.4.2 試驗(yàn)方案
        2.4.3 試驗(yàn)步驟
    2.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析
        2.5.1 溫度監(jiān)測結(jié)果
        2.5.2 凍結(jié)深度
        2.5.3 水分遷移
    2.6 本章小結(jié)
第3章 強(qiáng)風(fēng)化圍巖土水-熱耦合分析模型及驗(yàn)證
    3.1 引言
    3.2 凍土水-熱耦合分析基本理論
        3.2.1 凍土溫度場分析
        3.2.2 凍土水分場分析
    3.3 水-熱耦合一維數(shù)值模型與驗(yàn)證
        3.3.1 模型建立
        3.3.2 模型驗(yàn)證
    3.4 計(jì)算結(jié)果與分析
        3.4.1 相變對溫度場分布的影響
        3.4.2 開放系統(tǒng)和閉合系統(tǒng)對水-熱耦合的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 強(qiáng)風(fēng)化圍巖隧道水-熱耦合建模及分析
    4.1 引言
    4.2 隧道圍巖水-熱耦合理論
    4.3 二維隧道模型的建立
        4.3.1 幾何模型建立與網(wǎng)格劃分
        4.3.2 邊界條件和材料參數(shù)的確定
        4.3.3 氣溫函數(shù)與初始溫度場的確定
    4.4 強(qiáng)風(fēng)化隧道溫度場-水分場耦合分析
        4.4.1 單一溫度場數(shù)值模擬
        4.4.2 溫度場-水分場的耦合數(shù)值模擬
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3666028