寒区岩石隧道冻害机理及防治研究

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1、西安科技大学硕士学位论文寒区岩石隧道冻害机理及防治研究姓名：田俊峰申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：杨更社20070420论文题目：寒区岩石隧道冻害机理及防治研究专业：岩土工程硕士生：田俊峰(签名)指导教师：杨更社(签名)生纽垃摘要随着我国经济建设的发展及西部大开发政策的落实，修建了大量寒区隧道。冻害是隧道常见的工程病害，造成冻害的原因很多，其中冻胀力是寒区隧道冻害发生的主要原因。因此，在寒区隧道的研究中，要避免和减轻寒区隧道工程中冻害的发生，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，本课题对寒区隧道的冻胀力进行了系统的研究。本文查阅了大

2、量国内外冻土隧道文献资料，并结合实地调查，归纳出寒区岩石隧道冻害的现象、产生机理及目前主要采取的冻害防治工程措施。提出必须同时满足有能使水结成冰的足够低的温度、衬砌必须提供阻止水体结冰膨胀变形足够的刚度、有足够的水源才能有冻胀现象的发生，并由此提出防治冻害的研究方向即采取措施使三项条件有一条不满足即可有效地防止冻害。根据工程需要，提出含有弹性垫层的隧道冻胀力计算公式。运用冻胀力弹性力学理论对考虑冻结圈厚度、冻胀率、弹性垫层寒区岩石隧道冻胀力进行了研究分析，得出了同情况下的冻胀力-变形特征曲线和冻胀力变化规律。同时根据冻胀力弹塑性力学理论，利用ANSYS有限元对寒区隧

3、道冻胀力进行了数值模拟，通过对理论计算结果和数值模拟结果的比较分析，提出寒区隧道冻胀力的基本防治措施，对寒区岩石隧道工程的设计和施工具有指导意义。。关键词：岩石隧道；冻害机理；防治研究；冻胀力：数值模拟研究类型：应用研究Subjeet：StudyontheFreezingDamageMechanismandthePreventioninColdRegionrockTunnelSpecialty：GeoteehniealEngineering№me：伽抽跏g，，(signatu旧!堕堡均lnst瑚ctor：YangGen寥he(Signatll心)-≯絮}—!刍导坐A

4、BSTRACTWiththedevelopmentofChineseeconomyandtheWestDevelopment,alotoftunnelconstructioninpermafrostregionwasbuilt．Freezingdamageisanusualengineeringdisease，theressoncausethef弛ezmgdamageareplenty,firstheavingforceisthemainressonofthem．Therefore，inthestudyofcoldregionrocktunnel，toavoidan

5、dreducefreezingdamage,thekeyissueistostudytheoccur、expandandthepreventofthefrostheavingforce．ThispaperhavesystemstudytOfrostheavingforce．眦paperonthefoundationofconsultalargenumberofliteratureaboutrocktunnelincoldregioninandabroad,combinesomeollthespotinvestigation,concludethephenomenon

6、、mechanismandengineeringmeasur龄aboutcold自瞎趣damageincoldregiontunnel．Advanceonlyiffulfilthefollowingtherefactors，fn苫-t,thetemperaturemustletthewaterchangetoice、second，liningmustofferenoughrigiditytopreventtheexpandofwaterchangetoiceandenoughwater．canthefIeezingdamageoccurred．Thenuseelas

7、ticityfrostheavingforcecomputationalformulatodeduceanewformulawithelasticcushion．W纰elasticityfrostheavingforcecomputationalformula,calculateandanalyzethefrostheavingforcecomputationalformulaindifferentfrostring、differentfiostheavingrate、weatheruseelasticcushioncircumstance．Educeindif