在我國(guó)東北、西北以及青藏高原等多個(gè)地區(qū)都含有大面積的凍土。凍土具有流變性、瞬時(shí)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于長(zhǎng)期強(qiáng)度的特性,再加上這些地區(qū)復(fù)雜多變的外部氣候環(huán)境,凍土地區(qū)的工程結(jié)構(gòu)建設(shè)還必須面臨兩個(gè)主要危險(xiǎn):凍脹和融沉。而這些災(zāi)害為后期的工程建設(shè)埋下了安全隱患,同時(shí)也是制約該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。近幾年來(lái),我國(guó)先后在凍土地區(qū)已修建了越來(lái)越多的鐵路隧道,各種邊坡的失穩(wěn)破壞現(xiàn)象也逐漸增多。隧道洞口段經(jīng)常是導(dǎo)致坍塌,開(kāi)裂和損壞的區(qū)域之一。故洞口段邊仰坡的穩(wěn)定性是隧道設(shè)計(jì)和施工時(shí)必須認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題,開(kāi)展對(duì)寒區(qū)隧道的相關(guān)研究,對(duì)于這些地區(qū)的隧道建設(shè)和工程理論的完備具有重要的意義。本文以隧道洞口邊仰坡作為研究對(duì)象,考慮了凍土的熱學(xué)參數(shù)以及隧道洞口段圍巖的水熱耦合環(huán)境,通過(guò)建立室內(nèi)模型試驗(yàn)并利用ANSYS數(shù)值模擬,研究不同含水率和不同坡角下寒區(qū)隧道洞口邊仰坡的變形特點(diǎn)。論文主要進(jìn)行了下述工作:查閱相關(guān)隧道工程的文獻(xiàn),獲取土體隨溫度變化的物理力學(xué)及熱力學(xué)參數(shù),總結(jié)了凍土地區(qū)隧道、凍土力學(xué)和熱傳學(xué)等基本理論知識(shí),參考相似理論創(chuàng)建相似比為1:50的試驗(yàn)隧道模型,選用的土樣為硬塑性、粉質(zhì)粘土,經(jīng)過(guò)模型箱中的凍結(jié)過(guò)程,測(cè)出隧...

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 寒區(qū)隧道國(guó)內(nèi)外研究概況
        1.2.2 寒區(qū)隧道數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.3 寒區(qū)隧道模型試驗(yàn)研究現(xiàn)狀
        1.2.4 研究存在的問(wèn)題
    1.3 研究目的及意義
    1.4 本文研究概述
        1.4.1 研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 研究方法和技術(shù)路線(xiàn)
2 寒區(qū)隧道洞口邊仰坡相關(guān)理論
    2.1 寒區(qū)隧道的分類(lèi)和凍害
        2.1.1 寒區(qū)隧道的分類(lèi)
        2.1.2 寒區(qū)隧道的凍害
    2.2 寒區(qū)隧道洞口邊仰坡失穩(wěn)影響因素
    2.3 寒區(qū)隧道洞口邊仰坡破壞機(jī)理
        2.3.1 破壞模式
        2.3.2 破壞機(jī)理
    2.4 溫度場(chǎng)理論
        2.4.1 熱傳遞的方式
        2.4.2 熱量傳遞的基本規(guī)律
        2.4.3 土體微元體的導(dǎo)熱
        2.4.4 水冰相變
        2.4.5 熱力學(xué)三類(lèi)邊界條件
    2.5 本章小結(jié)
3 凍土地區(qū)隧道室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)
    3.1 試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)任務(wù)
    3.2 試驗(yàn)土樣的土力學(xué)基本試驗(yàn)
        3.2.1 土樣密度及含水率試驗(yàn)
        3.2.2 土樣的擊實(shí)試驗(yàn)
        3.2.3 土樣液塑限試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)
    3.3 室內(nèi)相似模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.3.1 相似理論
        3.3.2 相似比及相似材料的確定
        3.3.3 模型試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容及測(cè)點(diǎn)布置
        3.3.4 試驗(yàn)過(guò)程
    3.4 試驗(yàn)結(jié)果分析
        3.4.1 溫度場(chǎng)結(jié)果分析
        3.4.2 洞門(mén)處凍脹力分析
        3.4.3 邊仰坡變形分析
    3.5 本章小結(jié)
4 凍土地區(qū)鐵路隧道ANSYS數(shù)值模擬分析
    4.1 ANSYS有限元分析方法
        4.1.1 方法介紹
        4.1.2 耦合分析
        4.1.3 設(shè)置模型的邊界條件
        4.1.4 建立實(shí)體模型
    4.2 不同含水率下的計(jì)算結(jié)果
    4.3 不同坡角下的計(jì)算結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目



本文編號(hào)：3844261