發(fā)布時(shí)間：2021-01-07 19:55

　　近年來(lái),西部大開(kāi)發(fā)及相應(yīng)的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速實(shí)施,在穿越寒區(qū)隧道過(guò)程中遇到了諸多由土體凍融引發(fā)的凍害問(wèn)題。因此深入分析研究?jī)鐾馏w水-熱-力三場(chǎng)之間的聯(lián)系及相互作用,正確揭示凍害問(wèn)題機(jī)理具有十分重要的意義。凍脹和融沉問(wèn)題是非常復(fù)雜的綜合問(wèn)題,經(jīng)過(guò)眾多研究者的多年研究,凍土水熱力耦合理論已較為完備,也已開(kāi)發(fā)了較多的計(jì)算程序,而對(duì)于融化過(guò)程則關(guān)注較少。本文建立了凍土的理論架構(gòu),選取合適的凍土模型及模型參數(shù)計(jì)算方法,在此基礎(chǔ)上建立凍土凍脹和融沉數(shù)值模型,通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模型的可靠性。利用建立的數(shù)值模型對(duì)隧道進(jìn)行模擬計(jì)算,分析了圍巖凍融時(shí)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力響應(yīng),并進(jìn)行了多個(gè)因素的敏感性分析。主要研究成果如下:（1）在建立凍脹數(shù)值模型時(shí),在凍土有效應(yīng)力原理的基礎(chǔ)上建立了平衡方程;在考慮凍結(jié)過(guò)程中的熱傳導(dǎo)和對(duì)流傳熱的基礎(chǔ)上建立了能量守恒方程:通過(guò)推導(dǎo)孔隙變化率方程建立了變形場(chǎng)方程。（2）在建立融沉數(shù)值模型時(shí),在忽略融化過(guò)程中水分遷移的基礎(chǔ)上建立了質(zhì)量守恒方程;結(jié)合質(zhì)量守恒方程建立用孔隙率表示的能量守恒方程,求解等溫線位置,確定融化區(qū)范圍:在考慮融化時(shí)土骨架抵抗變形能力衰變的基礎(chǔ)上建立了變形場(chǎng)... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

未凍水含量隨溫度變化曲線

圖 3-1 計(jì)算簡(jiǎn)圖Fig.3-1 Calculation diagram下基本假定：巖均為均質(zhì)、連續(xù)的各向同性彈性介質(zhì)；題計(jì)算；水狀態(tài)，該系統(tǒng)為封閉系統(tǒng)；性常數(shù)不變。圍巖凍結(jié)區(qū)厚度為 hf，則凍結(jié)區(qū)圍巖凍結(jié)前后體 22fV n t h R r 。膨脹量可近似表示為：2 fVh h R

安高速公路擴(kuò)能工程是國(guó)家高速包頭（內(nèi)蒙古）至茂名（廣部分。全線共有 18 座雙洞隧道，隧道單洞總長(zhǎng) 25.1km，其中1km；中長(zhǎng)隧道 8 座，共計(jì) 5.964km；短隧道 3 座，共計(jì) 1.6.21%，全線隧道總長(zhǎng)度的 71%處于 V 級(jí)圍巖中，建設(shè)過(guò)程中m2，是全國(guó)面積最大的全斷面開(kāi)挖隧道。隧道按六車道高速/h。某淺埋大斷面黃土隧道作為研究對(duì)象。根據(jù)地勘資料，該斷面年平均氣溫為 8.6~9.4℃，極端低溫-22~-25.4℃。隧道大部分面支護(hù)形式為復(fù)合式襯砌，支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 5-1 所示，支護(hù)表 5-1 支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.5-1 Support structure parameters錨桿 鋼筋網(wǎng) 鋼拱架 C20 噴層厚度/m直徑/m間距/m型號(hào) 間距/m0.022 1 2×2 I25a 6 0.31

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]準(zhǔn)飽和正凍土水熱力耦合模型的擴(kuò)展有限元程序研發(fā)[J]. 何敏,馮孝鵬,李寧.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2017(11)
[2]不同支護(hù)參數(shù)下錨桿錨固效果的等效數(shù)值模擬研究[J]. 邵凌,李寧,李程,代鵬,陳瑛.  水資源與水工程學(xué)報(bào). 2016(06)
[3]一維飽和凍土融化固結(jié)分析[J]. 明鋒,李東慶,張宇.  冰川凍土. 2016(04)
[4]凍土水熱耦合方程及數(shù)值模擬研究[J]. 白青波,李旭,田亞護(hù),房建宏.  巖土工程學(xué)報(bào). 2015(S2)
[5]正凍土中冰透鏡體形成力學(xué)判據(jù)的分析討論[J]. 曾桂軍,張明義,李振萍,袁華有.  冰川凍土. 2015(01)
[6]軟弱地層淺埋隧道加固范圍及強(qiáng)度參數(shù)的研究[J]. 石鈺鋒,陽(yáng)軍生,楊峰,王樹英.  公路交通科技. 2014(05)
[7]飽和凍土水熱力耦合模型解析及驗(yàn)證[J]. 何敏,李寧,劉乃飛.  巖土工程學(xué)報(bào). 2012(10)
[8]飽和土水熱耦合分離冰凍脹模型研究[J]. 周揚(yáng),周國(guó)慶,王義江.  巖土工程學(xué)報(bào). 2010(11)
[9]凍砂土損傷本構(gòu)模型及應(yīng)用研究[J]. 李棟偉,汪仁和,林斌.  低溫建筑技術(shù). 2007(04)
[10]凍粘土蠕變損傷耦合本構(gòu)關(guān)系研究[J]. 李棟偉,汪仁和,胡璞.  冰川凍土. 2007(03)

博士論文
[1]凍土凍脹理論模型及凍脹控制研究[D]. 周揚(yáng).中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009
[2]飽和顆粒土凍結(jié)過(guò)程中的多場(chǎng)耦合研究[D]. 曹宏章.中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2006

碩士論文
[1]凍土水熱力場(chǎng)耦合機(jī)理研究與工程應(yīng)用[D]. 李智明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號(hào)：2963144