本文選題：寒區(qū)隧道 + 凍脹力　； 參考：《中國鐵道科學(xué)研究院》2015年碩士論文

【摘要】：嚴(yán)寒地區(qū)鐵路隧道凍害現(xiàn)象普遍存在,影響了結(jié)構(gòu)的使用性能,是困擾工程界的熱點和難點問題。論文針對寒區(qū)隧道凍害問題,依托栗家灣二號、軍都山等既有鐵路隧道,圍繞隧道凍害機(jī)理及整治技術(shù),通過現(xiàn)場調(diào)研、理論分析和數(shù)值模擬,分析了凍害的成因及影響因素,研究了凍脹力對圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)影響破壞、隧道溫度場的分布等,提出了新型的凍害整治措施。主要研究內(nèi)容如下:(1)分析了隧道凍害現(xiàn)象及影響因素。隧道常見凍害形式是襯砌滲漏水、掛冰、凍脹開裂,基底翻漿冒泥、凍脹隆起,洞門墻開裂,洞口處熱融滑塌,排水系統(tǒng)凍結(jié)堵塞等,從溫度、水、圍巖和設(shè)計施工缺陷等角度分析了凍害產(chǎn)生的影響因素,研究了圍巖和襯砌混凝土在凍融循環(huán)作用下的凍脹劣化特性。(2)研究了襯砌結(jié)構(gòu)的凍害機(jī)理。寒區(qū)隧道結(jié)構(gòu)開裂與水凍結(jié)成冰時體積膨脹產(chǎn)生的凍脹力有關(guān),采用均勻孔隙含水圍巖和等厚度凍結(jié)含水層圍巖的凍脹模型計算凍脹力,當(dāng)凍脹力作用于襯砌結(jié)構(gòu)超過混凝土的抗拉、抗剪、抗壓強(qiáng)度時,會使襯砌產(chǎn)生張裂、錯臺和壓潰等破壞。(3)研究了隧道溫度場的分布規(guī)律。通過有限元軟件模擬了以栗家灣二號隧道為例的溫度場分布特征,即三維空間凍結(jié)面沿隧道縱向大致呈喇叭口形分布,并得出施加5cm硬質(zhì)聚氨酯保溫層可減緩凍結(jié)圈的發(fā)展,減小圍巖的凍結(jié)深度。(4)提出了寒區(qū)鐵路隧道凍害的新型整治措施。凍害整治措施應(yīng)以治水為主,兼顧保溫、加固圍巖及襯砌、提高設(shè)計和施工質(zhì)量,采取“電伴熱帶+保溫層+排水盲管+橡膠波紋板”的綜合治水方案可有效治理襯砌滲漏水掛冰病害;隧道基底錨注一體化的新型整治措施可有效的改善圍巖受力狀況,提高地基承載力。
[Abstract]:The freezing damage of railway tunnel in severe cold area is a hot and difficult problem which affects the performance of the structure and puzzles the engineering field. Based on the existing railway tunnels such as Lijiawan No. 2 and Jundushan, the paper analyzes the causes and influencing factors of freezing injury through field investigation, theoretical analysis and numerical simulation. The influence of frost heaving force on surrounding rock and lining structure and the distribution of tunnel temperature field are studied. The main research contents are as follows: (1) the phenomenon of tunnel freezing injury and its influencing factors are analyzed. The common forms of frost damage in tunnels are lining leakage, ice hanging, frost heaving cracking, foundation mud pouring, frost heaving, door wall cracking, thermal thawing collapse at the opening of the tunnel, freezing and plugging of drainage system, etc., from temperature, water, etc. The influence factors of frost damage are analyzed from the angles of surrounding rock and design and construction defects. The frost heave deterioration characteristics of surrounding rock and lining concrete under the action of freeze-thaw cycle are studied. (2) the frost damage mechanism of lining structure is studied. The cracking of tunnel structure in cold region is related to the frost heaving force caused by volume expansion when water freezes. The frost heave force is calculated by using the frost heave model of uniform pore water bearing surrounding rock and freezing aquifer surrounding rock of equal thickness. When the frost heave force acts on the lining structure beyond the tensile, shear and compressive strength of concrete, it will cause the lining to produce tensile cracks, staggered platforms and collapses, etc.) the distribution of the tunnel temperature field is studied. The temperature field distribution characteristics of Lijiawan No. 2 Tunnel are simulated by finite element software, that is, the three-dimensional frozen surface is approximately bell-shaped along the longitudinal direction of the tunnel, and it is concluded that the application of 5cm rigid polyurethane insulation layer can slow down the development of the freezing circle. To reduce the freezing depth of surrounding rock, this paper puts forward a new regulation measure for freezing damage of railway tunnel in cold area. Freezing damage treatment measures should focus on water control, take into account heat preservation, reinforce surrounding rock and lining, and improve the quality of design and construction. Adopting the comprehensive water control scheme of "electric insulation layer drainage blind pipe rubber corrugated plate" can effectively control the water leakage and ice hanging disease of lining, and the new regulation measures of the integration of anchor and grouting on the base of tunnel can effectively improve the stress condition of surrounding rock. Increase the bearing capacity of the foundation.
【學(xué)位授予單位】：中國鐵道科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U457

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本文編號：1786595