【摘要】：近年來(lái),隨著隧道工程施工技術(shù)發(fā)展的越來(lái)越成熟,公路與鐵路的建設(shè)在路線選擇上更加多元化,由原來(lái)的避山繞路到現(xiàn)在的鑿山取直,隧道工程發(fā)揮著重要的作用。但是東北地區(qū)冬天寒冷的氣溫對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成極大的威脅,同時(shí)為行車安全留下隱患。因此對(duì)季凍區(qū)隧道圍巖溫度場(chǎng)分布情況的掌握以及對(duì)凍害現(xiàn)象的治理,就是我們需要亟待解決重要問(wèn)題之一。本文以鶴大高速公路回頭溝隧道為工程依托,對(duì)該隧道溫度場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。論文采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、室內(nèi)試驗(yàn)及數(shù)值模擬等方法,展開(kāi)了隧道圍巖導(dǎo)熱系數(shù)與各影響因素之間內(nèi)在聯(lián)系、隧道溫度場(chǎng)變化及分布規(guī)律的研究。其主要內(nèi)容包括:(1)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究花崗片麻巖的導(dǎo)熱系數(shù)與含水率、溫度、礦物成分及巖石波速等影響因素之間的變化規(guī)律。用曲線圖直觀表達(dá)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以便于對(duì)變化規(guī)律的仔細(xì)分析。(2)通過(guò)閱讀資料,詳細(xì)了解求解隧道溫度場(chǎng)的熱分析理論,確定計(jì)算方法。(3)對(duì)回頭溝隧道的氣象條件和地質(zhì)條件做詳盡的調(diào)查,根據(jù)勘查結(jié)果確定熱分析所需邊界溫度荷載函數(shù)。(4)利用數(shù)值模擬軟件進(jìn)行計(jì)算,通過(guò)對(duì)隧道有無(wú)保溫層、鋪設(shè)不同厚度保溫層及不同里程斷面進(jìn)行對(duì)比分析,并且將計(jì)算值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比,最終得出在不同情況下圍巖溫度場(chǎng)分布規(guī)律。
【圖文】：

通過(guò)調(diào)查資料得知全球有一半以上的陸地面積是多年凍土、季節(jié)性凍土或瞬時(shí)凍土，主要分布在加拿大、俄羅斯、美國(guó)阿拉斯加以及中國(guó)西部和東北地區(qū)等地，，其中，我國(guó)多年凍土和季節(jié)性凍土面積分別占全國(guó)陸地總面積的 21%和 54%，即我國(guó) 75%的陸地面積都是受寒冷空氣環(huán)境的影響，而這些地區(qū)大部分是分布在我國(guó)西部地區(qū)和東北地區(qū)1 2如圖 1 1。最近幾年，由于我國(guó)為提高經(jīng)濟(jì)建設(shè)實(shí)施了很多相應(yīng)政策如振興東北老工業(yè)基地和西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，所以我國(guó)東北和西部地區(qū)隨之迎來(lái)了公路和鐵路建設(shè)發(fā)展的新高潮，而這些地區(qū)大部分的地形都屬于群山環(huán)繞、路陡峰險(xiǎn)的，建設(shè)單位在這些地區(qū)進(jìn)行修建公路和鐵路需要考慮路線優(yōu)化、里程縮短等綜合因素，因此必將選擇修建公路和鐵路隧道。但是季凍區(qū)的氣溫變化，特別是冬季寒冷的環(huán)境給隧道工程的設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)許多問(wèn)題，也給后期運(yùn)營(yíng)、維護(hù)帶來(lái)了很多困難，處理不慎將會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失甚至生命安全。

圖 1.2 不同礦物與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系圖綜上所述，有多種因素影響著巖石導(dǎo)熱系數(shù)。它是巖石最重要的熱物性參數(shù)，不僅受到巖石本身物質(zhì)結(jié)構(gòu)組成的內(nèi)在影響，還有受不同外部環(huán)境的影響。由于這些不同因素的變化會(huì)改變導(dǎo)熱系數(shù)的大小。以探究季凍區(qū)隧道圍巖溫度場(chǎng)變化規(guī)律為目的，需要對(duì)隧道圍巖進(jìn)行巖樣導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)研究。1.2.2 隧道溫度場(chǎng)研究現(xiàn)狀隨著對(duì)氣溫寒冷地區(qū)隧道的研究逐漸深入，地下工程研究人員逐漸發(fā)現(xiàn)隧道工程中產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象以及凍害現(xiàn)象的原因是因?yàn)樵诠こ虒?shí)際中水分、溫度和應(yīng)力這三種狀態(tài)相互耦合，相互影響。但由于我國(guó)在季凍區(qū)隧道溫度場(chǎng)研究領(lǐng)域起步較晚，對(duì)這一問(wèn)題的認(rèn)識(shí)不足，在實(shí)際工程中不能切實(shí)有效的施以更好的措施防止凍害現(xiàn)象的發(fā)生；再者，伴隨著一帶一路政策的實(shí)施，國(guó)內(nèi)寒區(qū)隧道建設(shè)日益
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U451

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2643664