收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高海拔寒区隧道防冻害设计问题

邓刚  
【摘要】:本文以G317线处于高海拔寒区的雀儿山隧道为研究背景,结合隧址区的气象和地温条件,通过冻害产生的要素分析,采用理论分析、数值模拟、试验研究等手段,针对隧道温度场、冻胀压力计算、离壁式衬砌和隧道防冻害综合技术等方面开展了系统研究,取得以下主要研究成果和结论: 通过在雀儿山隧址区设置气象观测站和深孔地温测孔,取得了雀儿山隧道气温和地温实测数据,为隧道的抗防冻设计提供了基础参数。测试结果表明,雀儿山隧址区最冷月月平均气温为-9.5℃,地温从地下20m至82.7m随深度而逐步递增,地温梯度为6.1℃/100m。 在分析冻胀形成的物理机制和隧道冻害产生的基本三要素计础上,按冻害性质的不同将冻害分为结构损伤类冻害和行车安全类冻害两大类,并对冻害现象做了全面概况。 通过对隧道径向传热问题进行简化,参照多层圆筒传热解析,推演出毛洞工况、保温层工况和复合结构工况时各层界而温度和保温层厚度的简易估算公式 根据洞内年平均气温和温度年振幅随入洞距离的变化,并考虑了地温场的影响,采用瞬态有限元计算方法,研究隧道的冻结深度和保温层设置厚度,确定了雀儿山隧道的保温设防段长度为650-750m。 离壁式衬砌室内试验结果表明,保温衬套的密封性是影响温度分布和隔热效果的关键。若保温衬套上存在施工缝隙出现漏风,空腔内空气与隧道内气流产生对流交换,空腔内的温度随孔径的增大而迅速降低。因此,离壁式衬砌结构保温衬套的密封性是在施工工艺上需要切实解决的重要问题。 根据试验结果,离壁间距宜取10cm左右,既可保证保温隔热效果,又考虑了必要的施工安装空间要求,同时也兼顾到了合理的工程经济性。 分析了冻胀水体的形变约束特征,提出了冻胀压力的三维约束冻胀模型和冻胀压力计算方法,消除了平面应变假定对计算结果的影响。 计算围岩抗压刚度时可按局部变形理论直接采用弹性抗力系数。衬砌的刚度计算系数则应通过对衬砌结构的变形计算分析确定,其不但与隧道断面形状、材料物理力学性质、围岩弹性抗力和冻胀压力作用位置等因素有关,而且与冻胀水体作用于衬砌断面上的受压面积大小有关。 从算例分析结果看,冻胀水体尺寸达到0.12m3可导致结构开裂破损,可见存水空间的大小对隧道结构抗防冻至关重要,因此施工中应严格控制。消除或减小存水空间对隧道结构的影响,设计上应预留后注浆措施,施工中应严格控制隧道的超欠挖,竣工后全面检测衬砌背后空洞,一旦发现应采取后注浆措施予以消除。 计算分析表明,隧道边墙和仰拱部位的存水空间所诱发的冻胀压力对衬砌内力的不利影响尤为显著,需在施工中严加防范。 将隧道防冻害技术分为防冻和抗冻技术两大类。隧道防冻技术措施针对冻胀产生的三个基本要素来采取工程措施,主要有保温、排水和注浆三类防冻技术。抗冻技术主要是依赖结构本身的抗力抵抗产生的冻胀力。 本文讨论了隧道保温设防段、保温材料和保温层、埋置水沟、防寒泄水洞、保温出水口、注浆、抗冻结构等措施以及相应的设计要点和适用条件,并以雀儿山隧道为例,说明了隧道防冻害综合措施在设计中的应用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 黄双林,苏新民;隔热保温技术在多年冻土隧道中的应用[J];冰川冻土;2003年S1期
2 张兆梅;;浅谈路基土的冻胀分析及防冻害措施[J];黑龙江科技信息;2008年24期
3 娄桂兰,王成忠,李长余,王开成,姚凤菊;渠系建筑物抗冻胀设计中的几个问题[J];黑龙江水利科技;1997年04期
4 张全胜;高广运;杨更社;;寒区隧道温度场的三维有限差分分析[J];苏州科技学院学报(工程技术版);2006年03期
5 裴捷;梁志荣;王卫东;;润扬长江公路大桥南汊悬索桥南锚碇基础基坑围护设计[J];岩土工程学报;2006年S1期
6 高志刚;李浩霞;田俊峰;;寒区软岩隧道的冻胀力及冻害防治浅析[J];山西建筑;2008年24期
7 周有才;中粗砂换填地基的防冻害效果[J];冰川冻土;1986年03期
8 ;《读者来信》[J];中国给水排水;1993年01期
9 那云龙,车富强,唐喜荣,陈爱民;重视工程勘察中水的问题[J];黑龙江水专学报;1999年02期
10 贾青,梁景江,李国忠;允许建筑物冻胀变形时法向冻胀力的衰减[J];黑龙江水利科技;2001年04期
11 梁波,王家东,严松宏,黄志军,杨泉;多年冻土地区L型挡土墙土压力(冻胀力)的分析与试验[J];冰川冻土;2002年05期
12 刘园园;闫玲;;桩基础在冻土地区的施工[J];民营科技;2008年06期
13 王加龙;;冻土地区边沟冻胀破坏及维护浅析[J];公路交通科技(应用技术版);2008年S1期
14 唐晓峰;;GM(1,1)模型在排桩冻结法深基坑冻胀力预测中的应用[J];科技资讯;2010年14期
15 周庆文;;寒冷地区地基冻胀对灌注桩的影响[J];低温建筑技术;1992年02期
16 邵颖,张福深,周玉华;关于季节性冻土对兴隆林区的危害及防治措施[J];林业科技情报;2000年02期
17 李传涛,别小勇;冻胀力对寒区隧道衬砌结构影响及其防治措施[J];西部探矿工程;2005年09期
18 李爱国;袁宝远;陈艳容;陈艳国;;排桩冻结法深基坑冻胀力的动态预测研究[J];西部探矿工程;2006年02期
19 亢延民;;深厚钙质粘土地层冻结压力的实测与研究[J];山西建筑;2007年26期
20 肖建章;赖远明;张学富;陆子建;;青藏铁路旱桥冻胀力的弹塑性分析[J];铁道学报;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨更社;张全胜;;隧道围岩冻胀力的解析计算分析[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
2 周坤;仇文革;;冻土隧道的冻胀力研究[A];中国交通土建工程学术论文集(2006)[C];2006年
3 余书超;宋玲;易红星;孙咏梅;欧阳辉;;寒区刚性护面渠道横断面的结构设计研究[A];中国水利学会一九九九年优秀论文集[C];1999年
4 周希圣;梁晋东;翁家杰;;隧道软土冻结壁厚度设计研究[A];矿井建设与岩土工程技术新发展[C];1997年
5 余占奎;;人工冻结施工过程技术分析[A];2010城市轨道交通关键技术论坛论文集[C];2010年
6 崔灏;;三圈管冻结壁冻胀力的模型试验研究[A];矿山建设工程新进展——2006全国矿山建设学术会议文集(上册)[C];2006年
7 白国权;仇文革;张俊儒;;冻土隧道冻胀力等级划分标准研究[A];第六届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2007年
8 赖远明;朱元林;吴紫汪;;桩基冻胀力三维问题的积分方程解法[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1998年
9 刘志强;段全江;储国平;赵光思;;寒区隧道复合式衬砌保温层的热力效应分析[A];矿山建设工程新进展——2005全国矿山建设学术会议文集(下册)[C];2005年
10 申向东;姬宝霖;王丽萍;李晓丽;;在冻胀力作用下的挡土墙可靠性分析[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赖金星;高海拔复杂围岩公路隧道温度场特征与结构性能研究[D];长安大学;2008年
2 张全胜;寒区隧道围岩损伤试验研究和水热迁移分析[D];同济大学;2006年
3 谭贤君;高海拔寒区隧道冻胀机理及其保温技术研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
4 吉植强;季节冻土地区圆形基坑冻结壁模型试验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 冷毅飞;中俄石油管道多年冻土物理力学性质试验研究及温度场数值分析[D];吉林大学;2011年
6 邓刚;高海拔寒区隧道防冻害设计问题[D];西南交通大学;2012年
7 刘浜葭;冻融和渗流耦合作用下风积土路基结构性演变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 罗彦斌;寒区隧道冻害等级划分及防治技术研究[D];北京交通大学;2010年
9 周明涛;植被混凝土冻融效应试验研究[D];武汉大学;2010年
10 郑平;冻土区埋地管道周围土壤水热力耦合作用的数值模拟[D];中国石油大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王冬;兰州粉质粘土冻胀融沉特性研究[D];兰州理工大学;2014年
2 吴剑;隧道冻害机理及冻胀力计算方法的研究[D];西南交通大学;2004年
3 朱秋颖;多年冻土中单桩循环冻拨性质试验研究[D];兰州交通大学;2011年
4 匡亮;室内单轴冻胀本构试验及冻土隧道冻胀力模型试验研究[D];西南交通大学;2006年
5 朱德举;多年冻土地区钻孔灌注桩的有限元分析[D];东北林业大学;2004年
6 白国权;高海拔严寒地区隧道温度场分布规律及衬砌冻胀力数值模拟研究[D];西南交通大学;2006年
7 李铭娜;季冻土地区混合型复合地基褥垫层厚度的研究[D];东北林业大学;2007年
8 汪阳;寒区软岩隧道冻害机理及设计计算分析[D];西安科技大学;2008年
9 冯建伟;基于监测信息的排桩冻结法深基坑正反演分析[D];河海大学;2005年
10 孙岩;路基土冻胀测试仪的研究[D];吉林大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 中国新兴保信建设总公司一公司 卢献合;解决建筑施工常见裂缝之管见[N];中华建筑报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978