寒冷高温差地区高速公路隧道密集裂缝渗水病害处治研究

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1、密级：公开工学硕士学位论文寒冷高温差地区高速公路隧道密集裂缝渗水病害处治研究ResearchontheTreatmentofWaterSeepageDiseasesintheDenseCrackOfExpresswayTunnelsinColdandHighTemperatureAreas培养单位：土木工程学院专业：桥梁与隧道工程研究生：曲晓冬指导教师：冯卫星二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过

2、的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此

3、规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要在一些地形比较复杂、环境比较恶劣的地区，过去因施工技术不成熟或经济不发达等因素，采取绕行改线的方式。随着交通基础设施大量修建与迅速发展，如今经过了大量的实际工程实践，在实践中发现并解决问题，同时积累了大量经验，我国隧道修建水平已处于世界前列，解决了很多世界性地质难题，公路隧道已成为缩短行车里程的重要方式，但环境和地质情况的多样性，使得既有隧道出现了一些问题，寒冷高温差地区高速公路隧道产生冻害裂缝就是其中之一。本文以荣乌高速公路保定涞源段营尔岭隧道为工程背景，研究低温环境，高含水率情况下围岩发

4、生冻胀对隧道衬砌的影响，主要工作如下：对同环境类型既有隧道(主要是京承高速承德段沿线各隧道)的裂缝现状进行实地调查，拍照记录裂缝的位置、长度、宽度，调查处理裂缝的措施，并调查裂缝有无发展情况，获得了宝贵的资料。通过学习国内外相关文献，查阅相关论文，对隧道冻胀力计算方法，包括热传导基本理论、影响隧道温度场的因素等进行了深入学习。通过采用渗流场、应力场、温度场三场耦合的计算方法，利用计算机有限3D差分软件FLAC对隧道复杂环境进行模拟数值，考虑不同围岩含水率、有无施加保温加热措施时，衬砌产生的应力情况，将以上每一种应力情况分别建立四个模

5、型，并将隧道衬砌分为拱顶、拱腰、拱脚和仰拱四部分，同时将这四部分衬砌背后的围岩划分，在流固耦合计算阶段，分别施加孔隙水压力，将相应衬砌背后的围岩变成富水层，以此来判断整个衬砌环哪一部分最容易受到冻胀力的影响，分析可能产生的冻胀开裂情况，据此并提出解决方案。在寒冷高温差环境中，隧道衬砌受到的力是冻胀力与衬砌原来受力的叠加，冻害裂缝的产生，主要原因是衬砌背后一定范围内的围岩含水并且相变结冰发生了冻结膨胀，隧道衬砌对围岩的这种膨胀变形起到约束作用，围岩的冻胀力反向作用于隧道衬砌，对混凝土衬砌产生挤压，衬砌背土面就产生了拉应力，若其超过混凝

6、土衬砌的最大抗拉强度，裂缝就会产生。3D关键词：热传导理论；冻胀力；有限差分FLAC；隧道裂缝AbstractInthepast,duetofactorssuchasimmatureconstructiontechnologyorunderdevelopedeconomy,insomeareaswithcomplexterrainandrelativelyharshenvironment,themethodofreroutingwasadopted..Withthemassiveconstructionandrapiddevelop

7、mentoftransportationinfrastructure,alargenumberofpracticalengineeringpracticeshavepassed,andproblemshavebeendiscoveredandsolvedinpractice.Atthesametime,agreatdealofexperiencehasbeenaccumulated.TheleveloftunnelconstructioninChinaisattheforefrontoftheworldandmanyworldgeo

8、logicalproblemshavebeensolved.Highwaytunnelshavebecomeanimportantwaytoshortendrivingmileage,however,thediversityofthe