深季节冻土区强风化围岩隧道衬砌力学特性研究
发布时间：2022-04-26 22:10
目前,在我国东北等高纬度高寒深季节冻土区,强风化围岩老旧隧道由于季节冻土区春季融化,冬季冻结的特点,隧道衬砌频繁出现渗漏、挂冰以及开裂等灾害。严重影响到了列车运营安全。所以,掌握围岩在富水期及冻结期,衬砌受到的外力及内力,据此提出有针对性的治理方案便显得尤为迫切以及重要。本文依托中东铁路兴安岭隧道工程,运用室内物性试验、理论分析以及数值建模等手段对隧道围岩处于富水期及冻结期时,衬砌的受力性能展开分析。同时,结合目前注浆防治手段,分析对比了两段时期围岩在有无注浆及改变注浆性能后,对衬砌受力性能的影响。为之后季节冻土区隧道灾害防治提供参考。本文主要研究内容及重要成果如下:（1）完成了兴安岭隧道围岩现场取样,并进行了室内三轴固结不排水试验及考虑冻融循环作用下,不同干密度及含水率的导热系数试验,获得了试样的粘聚力、内摩擦角及热传导系数。依据兴安岭隧道所在地区博克图市气象资料及室内试验参数,应用ABAQUS建立了温度场模型。（2）在数值温度场基础上,建立了深季节冻土区强风化围岩隧道衬砌受力模型。依据衬砌水压力解析解、冻胀力监测数据,分别对模型在富水期及冻结期衬砌受到的动水压力及冻胀力进行了验证。...
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 季节冻土区隧道围岩温度状态研究现状
1.2.2 季节冻土区隧道衬砌病害研究现状
1.2.3 季节冻土区隧道衬砌注浆防治研究现状
1.3 研究现状简述及本文的主要研究内容
第2章 强风化围岩隧道温度场模拟
2.1 引言
2.2 兴安岭强风化岩石隧道概况
2.3 强风化岩样静三轴试验
2.3.1 固结不排水静三轴试验
2.3.2 固结不排水静三轴试验结果
2.4 强风化岩样导热系数研究
2.4.1 导热系数试验
2.4.2 试验结果分析
2.4.3 导热系数时程曲线拟合
2.5 强风化围岩隧道温度场分析理论
2.5.1 温度场基本方程
2.5.2 温度场方程在ABAQUS中的实现
2.6 强风化围岩隧道温度场模型
2.6.1 有限元模型
2.6.2 计算参数
2.6.3 计算结果及分析
2.7 本章小结
第3章 强风化围岩隧道衬砌力学性能有限元模拟
3.1 引言
3.2 强风化围岩隧道衬砌力学性能有限元模型
3.2.1 水热力三场基本方程在ABAQUS中的实现
3.2.2 有限元模型
3.2.3 计算实施步骤
3.3 模型正确性验证
3.3.1 富水期衬砌动水压力验证
3.3.2 冻结期衬砌冻胀力验证
3.4 衬砌受力分析
3.4.1 富水期衬砌受力分析
3.4.2 冻结期衬砌受力分析
3.5 本章小结
第4章 注浆加固隧道衬砌受力有限元分析
4.1 引言
4.2 注浆加固隧道衬砌受力有限元模型
4.3 数值计算工况
4.4 数值计算结果及分析
4.4.1 注浆加固重要性分析
4.4.2 马蹄形注浆加固圈渗透系数影响
4.4.3 马蹄形注浆加固圈厚度影响
4.4.4 圆形注浆加固圈影响
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国公路隧道发展[J]. 蒋树屏,林志,王少飞. 隧道建设(中英文). 2019(07)
[2]截至2018年底中国铁路隧道情况统计[J]. 赵勇,田四明. 隧道建设(中英文). 2019(02)
[3]青藏铁路新关角隧道[J]. 陈绍华,李志平,马栋. 隧道建设. 2017(07)
[4]寒区长大隧道温度实测与仿真[J]. 高焱,朱永全,辛浩. 北京交通大学学报. 2017(01)
[5]考虑围岩不均匀冻胀的寒区隧道冻胀力解析解[J]. 黄继辉,夏才初,韩常领,黄曼. 岩石力学与工程学报. 2015(S2)
[6]An effective thermal conductivity model for unsaturated compacted bentonites with consideration of bimodal shape of pore size distribution[J]. CHEN Yi Feng,WANG Min,ZHOU Song,HU Ran,ZHOU Chuang Bing. Science China（Technological Sciences）. 2015(02)
[7]寒区隧道岩体冻胀率的取值方法和冻胀敏感性分级[J]. 夏才初,黄继辉,韩常领,唐志成. 岩石力学与工程学报. 2013(09)
[8]北隈子寒区公路隧道冻害处理[J]. 王长春. 公路隧道. 2012 (02)
[9]某寒区铁路隧道衬砌冻胀力分析[J]. 王保民. 福建建材. 2012(01)
[10]考虑冻融影响的岩土类材料导热系数计算新方法[J]. 谭贤君,褚以惇,陈卫忠,戴永浩,陈培帅. 岩土力学. 2010(S2)
博士论文
[1]季节性寒区隧道围岩温度场与变形特性研究[D]. 冯强.中国矿业大学 2014
[2]海底隧道衬砌水压力及结构受力特征研究[D]. 杜朝伟.北京交通大学 2011
[3]隧道衬砌水压力荷载的实用化计算研究[D]. 郑波.中国铁道科学研究院 2010
硕士论文
[1]季冻区朝阳隧道温度场及冻胀力研究[D]. 张超.吉林大学 2019
[2]高压富水区大断面公路隧道衬砌结构受力特征及防排水技术研究[D]. 赵启超.西南交通大学 2018
[3]季节性冻土区铁路隧道防冻措施及温度场变化规律研究[D]. 孙晓鹏.西南交通大学 2017
[4]寒区隧道围岩水热力耦合数值分析[D]. 景远吉.西安科技大学 2017
[5]多年冻土区高温冻土导热系数试验研究[D]. 姜雄.中国矿业大学 2015
[6]寒区铁路隧道冻害机理及整治技术研究[D]. 张文达.中国铁道科学研究院 2015
[7]城市轨道交通富水岩溶隧道衬砌外水压力及结构受力研究[D]. 王森.重庆大学 2015
[8]岩溶区深埋隧道衬砌外水压力研究[D]. 叶甜.浙江大学 2015
[9]冻融作用下粉质粘土导热系数试验研究[D]. 王培亮.东北林业大学 2015
[10]高寒地区运营铁路隧道渗漏水及冻害整治技术研究[D]. 潘红桂.西南交通大学 2014
本文编号：3648820
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 季节冻土区隧道围岩温度状态研究现状
1.2.2 季节冻土区隧道衬砌病害研究现状
1.2.3 季节冻土区隧道衬砌注浆防治研究现状
1.3 研究现状简述及本文的主要研究内容
第2章 强风化围岩隧道温度场模拟
2.1 引言
2.2 兴安岭强风化岩石隧道概况
2.3 强风化岩样静三轴试验
2.3.1 固结不排水静三轴试验
2.3.2 固结不排水静三轴试验结果
2.4 强风化岩样导热系数研究
2.4.1 导热系数试验
2.4.2 试验结果分析
2.4.3 导热系数时程曲线拟合
2.5 强风化围岩隧道温度场分析理论
2.5.1 温度场基本方程
2.5.2 温度场方程在ABAQUS中的实现
2.6 强风化围岩隧道温度场模型
2.6.1 有限元模型
2.6.2 计算参数
2.6.3 计算结果及分析
2.7 本章小结
第3章 强风化围岩隧道衬砌力学性能有限元模拟
3.1 引言
3.2 强风化围岩隧道衬砌力学性能有限元模型
3.2.1 水热力三场基本方程在ABAQUS中的实现
3.2.2 有限元模型
3.2.3 计算实施步骤
3.3 模型正确性验证
3.3.1 富水期衬砌动水压力验证
3.3.2 冻结期衬砌冻胀力验证
3.4 衬砌受力分析
3.4.1 富水期衬砌受力分析
3.4.2 冻结期衬砌受力分析
3.5 本章小结
第4章 注浆加固隧道衬砌受力有限元分析
4.1 引言
4.2 注浆加固隧道衬砌受力有限元模型
4.3 数值计算工况
4.4 数值计算结果及分析
4.4.1 注浆加固重要性分析
4.4.2 马蹄形注浆加固圈渗透系数影响
4.4.3 马蹄形注浆加固圈厚度影响
4.4.4 圆形注浆加固圈影响
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国公路隧道发展[J]. 蒋树屏,林志,王少飞. 隧道建设(中英文). 2019(07)
[2]截至2018年底中国铁路隧道情况统计[J]. 赵勇,田四明. 隧道建设(中英文). 2019(02)
[3]青藏铁路新关角隧道[J]. 陈绍华,李志平,马栋. 隧道建设. 2017(07)
[4]寒区长大隧道温度实测与仿真[J]. 高焱,朱永全,辛浩. 北京交通大学学报. 2017(01)
[5]考虑围岩不均匀冻胀的寒区隧道冻胀力解析解[J]. 黄继辉,夏才初,韩常领,黄曼. 岩石力学与工程学报. 2015(S2)
[6]An effective thermal conductivity model for unsaturated compacted bentonites with consideration of bimodal shape of pore size distribution[J]. CHEN Yi Feng,WANG Min,ZHOU Song,HU Ran,ZHOU Chuang Bing. Science China（Technological Sciences）. 2015(02)
[7]寒区隧道岩体冻胀率的取值方法和冻胀敏感性分级[J]. 夏才初,黄继辉,韩常领,唐志成. 岩石力学与工程学报. 2013(09)
[8]北隈子寒区公路隧道冻害处理[J]. 王长春. 公路隧道. 2012 (02)
[9]某寒区铁路隧道衬砌冻胀力分析[J]. 王保民. 福建建材. 2012(01)
[10]考虑冻融影响的岩土类材料导热系数计算新方法[J]. 谭贤君,褚以惇,陈卫忠,戴永浩,陈培帅. 岩土力学. 2010(S2)
博士论文
[1]季节性寒区隧道围岩温度场与变形特性研究[D]. 冯强.中国矿业大学 2014
[2]海底隧道衬砌水压力及结构受力特征研究[D]. 杜朝伟.北京交通大学 2011
[3]隧道衬砌水压力荷载的实用化计算研究[D]. 郑波.中国铁道科学研究院 2010
硕士论文
[1]季冻区朝阳隧道温度场及冻胀力研究[D]. 张超.吉林大学 2019
[2]高压富水区大断面公路隧道衬砌结构受力特征及防排水技术研究[D]. 赵启超.西南交通大学 2018
[3]季节性冻土区铁路隧道防冻措施及温度场变化规律研究[D]. 孙晓鹏.西南交通大学 2017
[4]寒区隧道围岩水热力耦合数值分析[D]. 景远吉.西安科技大学 2017
[5]多年冻土区高温冻土导热系数试验研究[D]. 姜雄.中国矿业大学 2015
[6]寒区铁路隧道冻害机理及整治技术研究[D]. 张文达.中国铁道科学研究院 2015
[7]城市轨道交通富水岩溶隧道衬砌外水压力及结构受力研究[D]. 王森.重庆大学 2015
[8]岩溶区深埋隧道衬砌外水压力研究[D]. 叶甜.浙江大学 2015
[9]冻融作用下粉质粘土导热系数试验研究[D]. 王培亮.东北林业大学 2015
[10]高寒地区运营铁路隧道渗漏水及冻害整治技术研究[D]. 潘红桂.西南交通大学 2014
本文编号：3648820
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3648820.html
