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寒区隧道支护设计理论研究初探

刘新军  
【摘要】:随着我国经济建设的发展及西部大开发政策的落实,交通基础设施建设特别是路网完善的需求在不断增加,大量寒区隧道的修建是不可避免的。如何在寒区隧道的建设中采取行之有效的措施,避免或减轻冻害的发生是急需解决的问题。 冻胀力是寒区隧道冻害发生的主要原因,在寒区隧道的研究中,最关键的问题是研究冻胀力的发生、发展以及怎样预防或消减冻胀力使其对工程的影响达到最低限度。 本文推导了寒区隧道围岩冻胀力的理论计算公式,分析了衬砌支护冻胀破坏机理;根据冻胀力弹性力学计算方法,对不同冻结圈厚度、不同冻胀率情况下的隧道冻胀力进行计算和分析,得出不同情况下的冻胀力——变形特征曲线和冻胀力变化规律;根据冻胀力弹塑性力学计算方法,利用有限元计算软件建立了平面应变问题的有限元模型,实现了不同外界温度条件下冻胀力大小的有限元计算,并找出隧道内冻胀力的分布规律和最大冻胀力的发生位置;建立了寒区隧道空气与围岩对流换热和围岩热传导耦合的数学模型,并进行了有限元分析;通过大量的工程实例的分析,设计并提出防止冻融破坏的基本思路和有效的方法。


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