【摘要】：寒區(qū)隧道敷設(shè)保溫層是使圍巖溫度場(chǎng)保持穩(wěn)定,防止圍巖發(fā)生凍脹的常用手段。保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)是評(píng)判其保溫效果的重要參數(shù)。在實(shí)際工程中,因各種因素的影響,隧道滲漏水現(xiàn)象較為常見(jiàn),寒區(qū)隧道滲漏的發(fā)生將導(dǎo)致隧道保溫材料的保溫效果降低。目前,有關(guān)保溫層材料性能的研究基本是在寒區(qū)隧道不發(fā)生滲漏水的理想條件下進(jìn)行的,沒(méi)有考慮隧道滲漏水對(duì)隧道保溫材料保溫效果的不利影響。因此,結(jié)合寒區(qū)隧道滲漏水實(shí)際,開(kāi)展隧道保溫層材料的保溫效果的研究具有重要意義。結(jié)合寒區(qū)隧道常用的保溫材料類型,本文選取了酚醛、聚氨酯、福利凱三種保溫材料,結(jié)合保溫材料敷設(shè)方式,確定了自然主動(dòng)吸水及有壓被動(dòng)吸水兩種方式。為實(shí)現(xiàn)上述吸水方式,研制了吸水裝置,在此基礎(chǔ)上,分別對(duì)上述保溫材料進(jìn)行了吸水試驗(yàn),得到了保溫材料含水率隨時(shí)間變化規(guī)律。在含水率一定的條件下,保溫材料孔隙水分布也對(duì)保溫效果有重要影響。為分析含水保溫材料孔隙水分布,首先利用計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)得到CT掃描圖像,然后依據(jù)圖像灰度值的概念,提出了灰度體積含水率、材料吸水飽和程度、平均吸水高度以及孔隙水分布體積比的概念及公式。在此基礎(chǔ)上得到了保溫材料含水率和灰度值的關(guān)系;進(jìn)一步得到了不同含水率保溫板孔隙水分布特點(diǎn)及沿保溫板厚度方向含水率變化規(guī)律。保溫材料含水率條件與保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的變化相關(guān),依據(jù)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法導(dǎo)熱原理,運(yùn)用自制的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)試裝置對(duì)含水保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了測(cè)試,得到導(dǎo)熱系數(shù)隨含水率的變化規(guī)律,建立了含水率與導(dǎo)熱系數(shù)間相應(yīng)公式。結(jié)合某寒區(qū)隧道溫度場(chǎng)變化實(shí)際,在多層圓筒壁傳熱計(jì)算理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合斯蒂芬公式給出了圍巖最大凍結(jié)深度,基于保溫層采用內(nèi)置式和外置式兩種不同敷設(shè)方式,又建立了含水保溫層厚度及導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算公式,并據(jù)此給出了寒區(qū)隧道含水保溫層厚度設(shè)置建議值。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U454
【圖文】：

保溫層材料的吸水試驗(yàn)分為自然主動(dòng)吸水試驗(yàn)和有壓被動(dòng)吸水試驗(yàn)，模擬寒區(qū)隧道生滲漏水現(xiàn)象時(shí)保溫層材料吸水的情況。為了進(jìn)行對(duì)比分析增加一組完全浸水試驗(yàn)，過(guò)對(duì)保溫層材料進(jìn)行自然主動(dòng)吸水試驗(yàn)、有壓被動(dòng)吸水試驗(yàn)及完全浸水試驗(yàn)，觀察保層材料的質(zhì)量含水率隨時(shí)間的變化規(guī)律。.1.1 試驗(yàn)材料根據(jù)對(duì)目前我國(guó)寒區(qū)隧道保溫材料使用情況調(diào)查，選擇三種隧道常用保溫材料酚醛溫板、聚氨酯保溫板和福利凱保溫板作為研究對(duì)象，進(jìn)行試驗(yàn)分析。試驗(yàn)所用隧道保層材料試件如圖 2.1 所示，試件長(zhǎng)寬厚的尺寸分別為：98mm±2mm，98mm±2mm，0mm。由于聚氨酯保溫板一面為光滑防水層，另一面為粗糙防水層，且粗糙防水層表面有規(guī)則的孔洞，將影響聚氨酯材料的吸水，故將其表面防水層切除，以研究在最不利條下聚氨酯保溫板質(zhì)量含水率隨時(shí)間的變化規(guī)律。

保溫層材料的吸水試驗(yàn)分為自然主動(dòng)吸水試驗(yàn)和有壓被動(dòng)吸水試驗(yàn)，模擬寒區(qū)隧道生滲漏水現(xiàn)象時(shí)保溫層材料吸水的情況。為了進(jìn)行對(duì)比分析增加一組完全浸水試驗(yàn)，過(guò)對(duì)保溫層材料進(jìn)行自然主動(dòng)吸水試驗(yàn)、有壓被動(dòng)吸水試驗(yàn)及完全浸水試驗(yàn)，觀察保層材料的質(zhì)量含水率隨時(shí)間的變化規(guī)律。.1.1 試驗(yàn)材料根據(jù)對(duì)目前我國(guó)寒區(qū)隧道保溫材料使用情況調(diào)查，選擇三種隧道常用保溫材料酚醛溫板、聚氨酯保溫板和福利凱保溫板作為研究對(duì)象，進(jìn)行試驗(yàn)分析。試驗(yàn)所用隧道保層材料試件如圖 2.1 所示，試件長(zhǎng)寬厚的尺寸分別為：98mm±2mm，98mm±2mm，0mm。由于聚氨酯保溫板一面為光滑防水層，另一面為粗糙防水層，且粗糙防水層表面有規(guī)則的孔洞，將影響聚氨酯材料的吸水，故將其表面防水層切除，以研究在最不利條下聚氨酯保溫板質(zhì)量含水率隨時(shí)間的變化規(guī)律。

主要儀器設(shè)備電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱都紅星電烘箱廠生產(chǎn)的 DB-250B 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（如圖 2.3 所示烘干、干燥熱處理以及其他加熱之用。該干燥箱采用數(shù)顯溫度調(diào)節(jié)儀進(jìn)溫靈敏、操作簡(jiǎn)便、性能可靠，數(shù)字直接顯示出工作溫度，直觀易讀。50B 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱主要技術(shù)參數(shù)：燥箱內(nèi)腔尺寸：500mm×600mm×750mm；量溫度范圍：室溫~250℃；敏度：±0.1℃。電子天平州科迪電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的電子天平（如圖 2.4 所示），顯示分度值為2000g。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2764022