室内单轴冻胀本构试验及冻土隧道冻胀力模型试验研究

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1、西南交通大学硕士学位论文室内单轴冻胀本构试验及冻土隧道冻胀力模型试验研究姓名：匡亮申请学位级别：硕士专业：地质工程指导教师：胡卸文;仇文革20060501西南交通大学硕士研究生学位论文第1lI页aIlds眇cturaIintemalforcecausedbyfrost-heavefo『ceincludinglimng啪esofbendingwall、sⅡ_ai曲t聃，alla11dronmdityandconsidering砌uencmgfactorSconsistofconStmintconditions、themlalinsulationm

2、aterialaIldcomainingwaterstatllsareaIlalysedbyexp甜memalresults．Keywords：tunnelinfbzeneanhregion；疗ost—heavingforce：硒st．heavingconstit嘶Verelation；modelexperiment：simil蕊tyratio西南交通大学硕士研究生学位论文第1页1．1问题的提出第1章绪论1．1．1工程背景及意义随着我国经济建设的蓬勃发展及西部大开发政策的进一步落实，对于交通基础设施建设的需求在不断增加，而铁路、公路等陆路交通路

3、网的完善更是首当其冲。陆路交通路网的完善要求交通基础设施延伸至自然条件恶劣、过去人迹罕至的高纬度或高海拔的寒冷地区。我国永久性冻土和季节性冻土的分布区域占国土面积的70％以上，主要分布在西部和北部，而且这些地区大多是崇山峻岭，因此，大量冻土隧道的修建是不可避免的。西部公路建设对促进西部经济的发展、国防及民族团结具有极为重要的意义。川藏公路是四川省通往西藏的重要公路，是连接西藏和四川的交通要道，是振兴民族经济、加强民族团结的生命线，也是我军战略、战役机动和对川西及西藏边防实施后勤保障的国防干线公路，因此具有重要的经济和政治意义。然而我国西部地处青

4、藏高原东缘的地貌梯级带上，区内山高谷深。西南地区除四川部分地带属于平原微丘区外，大部分地区属于山岭重丘区，山高坡陡，地形异常复杂。川西高原自然条件恶劣，广泛分布着季节性或多年冻土，属高海拔严寒地区，在此地区修建公路，大量冻土隧道的修建是在所难免的。川藏公路北线国道317线雀儿山隧道，在地理环境上属于中低纬度(北纬320～360)高海拔严寒地区，主要气候特征是：热量条件不足，气候寒冷，气温的年差较小，日差较大，日照辐射强烈，降水集中，干湿季节分明；而且海拔越高气温越低，积雪及结冰日期越长，气象条件越恶劣。雀儿山东西两侧3800～5200米标高年平

5、均气温在3．2℃～一15．2℃之间，平均最高气温12．6℃～一0．2℃，平均最低气温一3．2℃～一16．O℃，极端最高气温27．2℃～14．4℃，极端最低气温一28．6℃～一41．4℃，年较差18．2℃。最大冻土深度大于150an，30伽深冻土平均开始期为11月中旬，解冻期为翌年4月中旬，30锄深冻土期长达154天。总体而言，隧址区属典型的丘源高寒气候。[2】根据目前预可行性研究报告推荐的雀儿山隧道推荐方案，计划建设长度为6830m，隧道东口高程4380m，隧道西口高程4≥50m。根据以往的研究成果和经验，．如不采取措施，雀儿山隧道将产生冻害。

6、高海拔或高纬度地区隧道冻害问题一直是寒区隧道工程亟待解决的一大难西南交通大学硕士研究生学位论文第2页题，冻害直接威胁到隧道结构及运营行车的安全，给养护维修带来极大的困难，造成严重的经济损失。在国内，东北大、小兴安岭中的林区铁路隧道大多处于多年冻土层中，建设时由于缺乏经验，勘测、设计中没有特殊对策，施工中也没有特殊措施，导致一系列隧道冻害发生，甚至随着隧道边建边发生，造成边建边修的被动局面，其教训是深刻的。岭顶隧道、翠岭2号隧道、西罗奇1号隧道和西罗奇2号隧道就是例证。此外，西北的乌鞘岭隧道、奎先隧道、关角隧道和七道梁隧道的冻害情况也很典型。新疆

7、217国道天山段的玉希莫勒盖隧道甚至没有运营几年就因为冻害在隧道内形成冰塞而报废。在国外，日本、俄罗斯、北欧、北美等国冻土地区隧道的冻害情况也十分严重。日本曾对国铁全线进行调查，漏水的隧道占隧道总数的56％，占隧道总延长的71％，其中，在严寒地区发生冻害的隧道占隧道总数的34％，凡是漏水的隧道几乎lOO％的发生冻害。【4】因此，如何在冻土隧道的建设中采取行之有效的措旌，避免或减轻冻害的发生，是目前隧道工程急需解决的问题。本文依托高海拔寒区隧道开展隧道冻害机理及冻胀力室内试验的研究具有重大的工程实际意义和广阔的应用前景。1．1．2学术背景及意义冻

8、土隧道冻害的问题以前就已经大量发生，也是长期以来隧道工程界研究的重点课题之一；近年来，交通部以宁张公路大板山隧道为依托，铁道部以青藏铁路昆仑山隧道、风