本文關鍵詞：引水隧洞雙排水平凍結(jié)法數(shù)值模擬與實測分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著引調(diào)水工程的興起,引水隧洞因其能夠很好的保證水源質(zhì)量而成為了工程中最主要的建筑物。在隧洞施工過程中往往會遇到不可預見的復雜的地質(zhì)難題,使得傳統(tǒng)的施工方法很難解決。人工凍結(jié)法因為其安全性高、結(jié)構(gòu)適應性強、隔水性好及綠色無污染等優(yōu)點,在地下空間中得以廣泛的應用。以甘肅最大的引水工程—引洮工程一期供水總干渠7#隧洞含水疏松砂巖段為研究背景,針對其凍結(jié)法施工,運用大型非線性有限元程序ANSYS重點分析了隧洞在凍結(jié)過程中溫度場的變化及凍結(jié)帷幕形成的過程和在開挖過程中凍結(jié)帷幕的應力場分布及位移場分布等。從而對凍結(jié)過程中溫度及時間的控制提供參考,為隧洞在選線布置、開挖及結(jié)構(gòu)支護設計施工提供科學技術(shù)支持,增強隧洞災害的預測預報和防災減災的應對能力,對保證工程安全、順利正常施工和節(jié)省投資具有重大意義。主要有以下研究工作和結(jié)論：1、在綜合分析引洮工程數(shù)十年積累的工程地質(zhì)勘查資料和引洮工程7#隧洞補堪洞段隧洞圍巖工程地質(zhì)條件的基礎上,對引洮工程區(qū)域尤其是7#隧洞含水疏松砂巖段所在工程區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境背景、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、地層巖性和工程地質(zhì)參數(shù)等基礎地質(zhì)資料進行了研究分析,得出適用模型分析計算的各項參數(shù)。2、基于考慮相變的熱固耦合理論,采用大型有限元分析軟件ANSYS,對引水隧洞凍結(jié)過程中溫度場的變化、凍結(jié)帷幕的形成過程進行分析,計算出凍土帷幕完全形成所需的時間。結(jié)果表明：積極凍結(jié)50天,凍土帷幕達到設計厚度2.5m,平均溫度達到設計值-10℃。3、對開挖過程進行數(shù)值模擬。研究了凍土帷幕的溫度場分布和在設計溫度和厚度下凍土帷幕的應力場及位移場的分布,以及其壓、拉、剪應力極值并確定極值發(fā)生的位置。結(jié)果表明：開挖過程中凍土帷幕的壓、拉、剪應力極值分別為2.88MPa、0.15MPa和0.97MPa,均符合設計要求,計算值相對于設計值的安全系數(shù)分別為2.0、13.0和1.5。4、結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù),分析了凍結(jié)過程中凍土的溫度變化規(guī)律及凍土帷幕的形成機理,結(jié)果表明：凍土帷幕產(chǎn)生的位移量較小,能有效的維持地層穩(wěn)定,為施工提供良好的作業(yè)空間。最后提出了一些有效的措施及建議。
【關鍵詞】：引洮工程 引水隧洞 人工水平凍結(jié)法 凍結(jié)帷幕 數(shù)值模擬 溫度場 應 力場 位移場
【學位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV672
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 研究目的及意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 人工凍結(jié)法研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 數(shù)值模擬及實測分析13-14
• 1.3 本文的研究內(nèi)容及思路方法14-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 研究思路方法15-16
• 1.3.3 研究技術(shù)路線圖16-17
• 第二章 人工土層凍結(jié)法的基本理論17-26
• 2.1 凍結(jié)過程的物理本質(zhì)17-18
• 2.1.1 凍土的基本成分17
• 2.1.2 凍土的形成過程17-18
• 2.2 凍土的物理指標18-20
• 2.2.1 比熱18-19
• 2.2.2 導熱系數(shù)19
• 2.2.3 導溫系數(shù)19
• 2.2.4 熱容量19-20
• 2.2.5 相變潛熱20
• 2.3 正凍土熱質(zhì)傳輸理論20-23
• 2.3.1 熱應力問題的數(shù)學描述20-21
• 2.3.2 熱質(zhì)輸運的基本方程21-23
• 2.4 凍脹機理及防治措施23-24
• 2.4.1 凍脹機理23
• 2.4.2 影響土體凍脹的基本因素23-24
• 2.5 人工凍土凍脹的特殊性分析24-26
• 第三章 引洮工程7#隧洞工程簡介26-45
• 3.1 工程概況26-35
• 3.1.1 氣象條件26-27
• 3.1.2 水文條件27
• 3.1.3 工程位置27-28
• 3.1.4 地形地貌28
• 3.1.5 隧洞工程地質(zhì)28-32
• 3.1.6 新增施工支洞工程地質(zhì)32-35
• 3.2 人工凍結(jié)施工方法35-45
• 3.2.1 分項施工步驟及要求35-37
• 3.2.2 凍結(jié)施工工藝及技術(shù)37-42
• 3.2.3 開挖與構(gòu)筑42-45
• 第四章 數(shù)值計算分析45-56
• 4.1 ANSYS及有限元介紹45-49
• 4.1.1 有限元法及其基本思想45
• 4.1.2 有限元軟件ANSYS45
• 4.1.3 ANSYS內(nèi)部分析過程45-46
• 4.1.4 ANSYS考慮相變的熱力耦合模型46-49
• 4.2 引洮工程7~隧洞凍結(jié)施工數(shù)值模擬49-50
• 4.2.1 ANSYS模擬實際工程的基本假設49
• 4.2.2 建立模型49
• 4.2.3 模型參數(shù)的選取49-50
• 4.3 凍結(jié)階段分析50-53
• 4.3.1 溫度場分析50-53
• 4.4 開挖階段分析53-56
• 4.4.1 位移場分析53-54
• 4.4.2 應力場分析54-56
• 第五章 溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)分析及措施56-61
• 5.1 去、回路鹽水溫度的變化情況56-57
• 5.2 測溫孔降溫情況57-59
• 5.3 溫度場分布規(guī)律59-60
• 5.4 保溫及隔熱措施60-61
• 第六章 結(jié)論與展望61-63
• 6.1 結(jié)論61
• 6.2 展望61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-69
• 作者簡介69-70
• 導師簡介70-71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉建剛;李宗春;路遙;;單排水平凍結(jié)工程溫度場數(shù)值模擬[J];勘察科學技術(shù);2011年01期

  本文關鍵詞：引水隧洞雙排水平凍結(jié)法數(shù)值模擬與實測分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：510485