高寒地區(qū)公路隧道防寒泄水洞設(shè)置技術(shù)研究.pdf

1、鑒于青藏高原高寒多年凍土地區(qū)特長(zhǎng)公路隧道防寒泄水洞設(shè)置技術(shù)研究不足的現(xiàn)狀，論文結(jié)合西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“高寒公路隧道多年凍土力學(xué)特性及變形控制技術(shù)研究”，以國(guó)道214線共和至玉樹(shù)公路，洞口標(biāo)高4300米的姜路嶺特長(zhǎng)隧道防寒泄水洞為依托工程，通過(guò)對(duì)溫度場(chǎng)和結(jié)構(gòu)受力情況的大批量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，基于有限元理論的理論分析和數(shù)值模擬(ANSYS)手段，對(duì)高寒多年凍土區(qū)公路隧道防寒泄水洞的溫度場(chǎng)、溫度-重力耦合作用下的受力特性、防寒保溫和新型施工技術(shù)進(jìn)行

2、了系統(tǒng)研究，為該地區(qū)公路隧道防寒泄水洞的設(shè)計(jì)施工和防凍保溫提供了指導(dǎo)。
　　針對(duì)依托工程特點(diǎn)，開(kāi)展了系統(tǒng)的環(huán)境溫度和圍巖及襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)測(cè)試分析。得出了洞內(nèi)外環(huán)境溫度的年變化規(guī)律和三維溫度場(chǎng)數(shù)值模擬的荷載條件。在距離防寒泄水洞洞口較近處溫度年變化曲線和洞外變化趨勢(shì)很相似，只是洞外的溫度振幅比洞內(nèi)的偏大。洞內(nèi)的溫度變化總是被動(dòng)的伴隨著洞外的溫度變化而變化，同時(shí)距離洞口越遠(yuǎn)，被動(dòng)變化的周期性和規(guī)律性減弱。對(duì)防寒泄水洞溫度場(chǎng)數(shù)值模擬

3、時(shí)，將最不利的溫度函數(shù)（低溫月份洞外大氣溫度函數(shù)）作為洞口段的溫度載荷條件。
　　基于溫度場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，將低溫月份洞外大氣溫度函數(shù)作為荷載加到山體表面和防寒泄水洞支護(hù)結(jié)構(gòu)表面，采用非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)有限元法對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。對(duì)整個(gè)體系分為主洞先行和防寒泄水洞先行兩種不同施作模式下的模擬分析，同時(shí)研究了在水平方向上以4.5米為一個(gè)計(jì)算工況，防寒泄水洞從分離到合并的體系凍融圈變化規(guī)律。
　　采用間接耦合法，將第三章溫度場(chǎng)數(shù)值計(jì)算

4、的結(jié)果作為溫度荷載，和重力荷載一起施加在結(jié)構(gòu)上，對(duì)防寒泄水洞和主洞體系進(jìn)行三維溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)耦合計(jì)算，模擬分析實(shí)際施工過(guò)程中圍巖耦合場(chǎng)綜合應(yīng)力的變化規(guī)律，根據(jù)計(jì)算結(jié)果推薦了防寒泄水洞合并設(shè)置結(jié)構(gòu)形式及斷面設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　通過(guò)對(duì)一般寒區(qū)隧道防排水系統(tǒng)保溫措施的借鑒，從依托工程的保溫設(shè)計(jì)著手，研究了保溫材料的性能，運(yùn)用有限元熱分析技術(shù)，從施加和未施加保溫層方面，著重分析研究了保溫材料的保溫效果。由洞內(nèi)二次襯砌表面溫度是否為正確定了防寒