隨著中國高速公路的快速發(fā)展,以及國家政策的扶持,西部高海拔地區(qū)和東北部高寒地區(qū)將出現(xiàn)更多公路隧道。在我國東北部地區(qū)由于氣候寒冷,隧道很容易受到凍害的影響。一般寒區(qū)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的病害有:開裂,脫皮,掛冰和路面積水、結(jié)冰等,這些病害嚴(yán)重削弱了隧道正常功能和使用壽命,為了隧道更好的運(yùn)營,我國隧道從業(yè)者提出了多種應(yīng)對隧道凍害的措施,但效果不盡如人意。為此,本文研究了寒冷地區(qū)隧道的保溫防凍問題。在閱讀大量國內(nèi)外相關(guān)資料的研究分析基礎(chǔ)上比較了應(yīng)用于寒區(qū)隧道的防凍措施的優(yōu)劣,通過對隧道溫度場模擬以及凍害機(jī)理特征的分析,揭示隧道圍巖溫度場隨時間的變化規(guī)律。本文的第二章描述了隧道凍結(jié)引起的變化規(guī)律和凍害造成的直接和間接原因和條件,并針對這些原因和條件給出了相應(yīng)的控制措施,分析總結(jié)了隧道凍害產(chǎn)生的機(jī)理,從微觀、細(xì)觀以及宏觀三個角度分別闡釋了凍脹原理。第三章結(jié)合彈性力學(xué),粘彈性力學(xué)兩個方面對圍巖的凍脹力進(jìn)行了理論分析,并給出了理想條件下圍巖凍脹力的解析解。利用數(shù)值分析軟件ANSYS對圍巖的凍脹力在不同埋深、凍脹率、凍融厚度情況下分別進(jìn)行了分析研究。最后本文給出了利用保溫層來防治凍害的方法,對保溫層的材料,厚...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 隧道保溫防凍技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 研究方法
2 寒區(qū)隧道的凍害特征研究
    2.1 關(guān)于凍脹機(jī)理研究的3種假說
        2.1.1 凍融巖石圈整體凍脹說
        2.1.2 積水凍脹說
        2.1.3 含水風(fēng)化層凍脹說
    2.3 寒區(qū)隧道凍脹類型及預(yù)防措施
        2.3.1 微觀凍脹
        2.3.2 細(xì)觀凍脹
        2.3.3 宏觀凍脹
    2.4 隧道凍害的基本條件
        2.4.1 溫度條件
        2.4.2 水文條件
        2.4.3 圍巖條件
        2.4.4 施工措施
    2.5 本章小節(jié)
3 寒區(qū)隧道應(yīng)力場
    3.1 基本假設(shè)
    3.2 彈性力學(xué)分析
        3.2.1 彈性力學(xué)分析
        3.2.2 等厚度凍結(jié)層產(chǎn)生的凍脹力
        3.2.3 計算結(jié)果分析
    3.3 粘彈性力學(xué)分析
        3.3.1 力學(xué)模型及數(shù)學(xué)解析解
        3.3.2 算例
    3.4 本章小節(jié)
4 溫度場模擬
    4.1 熱分析基本知識
    4.2 ANSYS模擬計算方法
        4.2.1 Drcucker-Prager屈服準(zhǔn)則
        4.2.2 熱-結(jié)構(gòu)耦合計算有限元模型的建立
        4.2.3 計算參數(shù)的選取
        4.2.4 邊界條件的施加及計算工況
    4.3 計算結(jié)果分析
        4.3.1 埋深15m情況下的凍脹應(yīng)力分布
        4.3.2 埋深25m情況下的凍脹應(yīng)力分布
        4.3.3 埋深35m的情況下凍脹應(yīng)力分布
    4.4 本章小節(jié)
5 隧道保溫材料設(shè)計
    5.1 保溫材料的選取
    5.2 保溫層設(shè)計厚度的計算方法
    5.3 保溫層設(shè)置方式
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介及讀研期間主要科研成果



本文編號：3820840