發(fā)布時間：2025-02-05 15:32

　　地鐵、公路隧道在運營過程中,會發(fā)生火災。火災高溫不僅對隧道襯砌結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性造成危害,而且還會將熱量傳導至襯砌外側(cè)的土體,在土體中形成溫度場,在熱的作用下,土體中的部分液態(tài)水出現(xiàn)熱濕遷移現(xiàn)象,使得土體中的濕度場重新分布;另一部分液態(tài)水吸收熱量發(fā)生氣化,以氣態(tài)形式存在于土顆粒之間的孔隙中,形成蒸汽場且具有一定的蒸汽壓力。在蒸汽壓力的作用下,襯砌外荷載增加,極有可能使已經(jīng)發(fā)生爆裂的混凝土襯砌發(fā)生破壞,同時蒸汽會沿著襯砌表面的裂縫進入襯砌內(nèi)部,對鋼筋等造成腐蝕,進一步威脅隧道混凝土結(jié)構(gòu)安全。本文以火災高溫下含濕黃土熱濕遷移過程中的溫度場、濕度場、蒸汽場及蒸汽壓力場作為研究課題。應用理論分析、試驗研究以及數(shù)值模擬的方法,對土樣導熱系數(shù)與含水率、干密度和自身溫度的函數(shù)關(guān)系,土樣的熱濕遷移現(xiàn)象,以及發(fā)生火災時隧道外側(cè)土體的溫度場、濕度場、蒸汽場及蒸汽壓場進行了系統(tǒng)研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:（1）土樣導熱系數(shù)與含水率和干密度的關(guān)系。當土樣干密度不變時,其含水率越高,導熱系數(shù)越大;當土樣含水率不變時,其干密度越大,導熱系數(shù)越大。（2）土樣導熱系數(shù)與自身溫度的關(guān)系。對于實驗所配制的干密度為1.5...

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 隧道火災事故統(tǒng)計
        1.1.2 隧道火災的危害
    1.2 隧道火災研究現(xiàn)狀及不足
        1.2.1 火災高溫下隧道襯砌力學性能的研究
        1.2.2 火災高溫下襯砌外側(cè)土體熱力學性能研究
        1.2.3 當前研究不足及發(fā)展趨勢
    1.3 火災高溫下隧道外側(cè)土體熱濕遷移的研究意義、研究內(nèi)容
第二章 熱作用下含濕黃土的熱、濕特性
    2.1 土的熱特性
        2.1.1 土的導熱系數(shù)
        2.1.2 土的比熱容
        2.1.3 土的熱擴散系數(shù)
        2.1.4 土體熱傳遞的數(shù)學描述
    2.2 土的濕特性
        2.2.1 土體內(nèi)水分遷移機理
        2.2.2 土體濕傳遞的數(shù)學描述
    2.3 土體的熱濕遷移現(xiàn)象
        2.3.1 土體熱濕遷移機理
        2.3.2 土體熱濕遷移模型
    2.4 本章小結(jié)
第三章 火災高溫下混凝土襯砌外側(cè)土體的導熱特性及其規(guī)律研究
    3.1 火災高溫下混凝土外側(cè)土體導熱系數(shù)的測定
        3.1.1 實驗準備工作
        3.1.2 土體導熱系數(shù)的測定實驗
        3.1.3 導熱系數(shù)影響因素分析
    3.2 火災高溫下混凝土外側(cè)土體的熱濕耦合遷移規(guī)律實驗研究
        3.2.1 實驗準備工作
        3.2.2 土樣溫度的測定
        3.2.3 土樣含水率的測定
    3.3 火災高溫下混凝土外側(cè)土體熱濕耦合遷移的相關(guān)物理參數(shù)分析
        3.3.1 土樣溫度變化及分析
        3.3.2 土樣含水率變化及分析
    3.4 火災高溫下混凝土外側(cè)土體的熱濕遷移的過程分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 熱濕耦合遷移過程中含濕黃土溫度場-濕度場-蒸汽壓力場分布規(guī)律
    4.1 物理模型的建立
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 物理模型的無關(guān)性驗證
    4.2 含濕黃土熱濕遷移過程的數(shù)值模擬及結(jié)果分析
        4.2.1 含濕黃土熱濕遷移過程中溫度場分布規(guī)律
        4.2.2 含濕黃土熱濕遷移過程中濕度場分布規(guī)律
        4.2.3 含濕黃土熱濕遷移過程中蒸汽場及蒸汽壓力場的分布規(guī)律
    4.3 本章小結(jié)
第五章 火災高溫時隧道襯砌外側(cè)含濕黃土中熱濕遷移過程及其規(guī)律研究
    5.1 隧道火災場景設(shè)定
        5.1.1 建立隧道模型
        5.1.2 設(shè)定火災場景
    5.2 30MW火災高溫下隧道襯砌外側(cè)土體中熱濕遷移過程及其規(guī)律
        5.2.1 30MW火災高溫下隧道襯砌外側(cè)土體中溫度場分布規(guī)律
        5.2.2 30MW火災高溫下隧道襯砌外側(cè)土體中濕度場分布規(guī)律
        5.2.3 30MW火災高溫下隧道襯砌外側(cè)土體中蒸汽場及蒸汽壓力場分布規(guī)律
    5.3 50MW火災高溫下隧道襯砌外側(cè)土體中熱濕遷移過程及其規(guī)律
        5.3.1 50MW火災高溫下隧道襯砌外側(cè)土體中溫度場分布規(guī)律
        5.3.2 50MW火災高溫下隧道襯砌外側(cè)土體中濕度場分布規(guī)律
        5.3.3 50MW火災高溫下隧道襯砌外側(cè)土體中蒸汽場及蒸汽壓力場分布規(guī)律
    5.4 火災的時間效應對隧道安全性的影響
        5.4.1 30MW火災高溫下襯砌外側(cè)土體溫度場隨時間的變化
        5.4.2 30MW火災高溫下襯砌外側(cè)土體濕度場隨時間的變化
        5.4.3 30MW火災高溫下襯砌外側(cè)土體蒸氣場及蒸汽壓力場隨時間的變化
    5.5 土體中蒸汽壓力分布對隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計的啟示
        5.5.1 火災高溫下土體中蒸汽壓力對隧道襯砌的影響分析
        5.5.2 火災高溫下土體中蒸汽壓力對于隧道設(shè)計施工的啟示
    5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 論文主要結(jié)論
    6.2 不足之處及展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及參與項目



本文編號：4030060