季冻区隧道冻胀力影响因素交互性及敏感性正交试验分析

为探究影响季冻区隧道衬砌冻胀力各个因素的交互性及敏感性,依托承担冬奥会人员转运工作的延崇高速主线翠云山隧道,通过建立ANSYS数值模型,对冻胀率、冻融圈厚度、衬砌弹性模量等冻胀力影响因素进行了正交试验。研究结果表明:①考虑各个因素对冻胀力的影响时可只考虑其主效应。②融圈厚度、冻胀率、衬砌弹性模量、冻结围岩弹性模量以及未冻结围岩弹性模量均对冻胀力的影响较为显著;各因素敏感性排序为:冻结围岩弹性模量>冻胀率>未冻结围岩弹性模量>冻融圈厚度>衬砌弹性模量。③相比于原始参数,实验最优参数各部位冻胀力均有所减小且降幅均超过30%,最小降幅发生在拱顶为34.20%,并据此提出了控制冻胀力的措施,为河北地区季冻区隧道建设提供指导。

冻融循环对季冻区隧道衬砌混凝土导热系数影响研究

为研究冻融循环作用对衬砌导热系数的改变,将混凝土简化为多孔介质模型,利用Hamilton and Crosser理论计算模型和COMSOL仿真软件对不同孔隙率的混凝土试件导热系数进行计算和分析。研究结果表明:1)通过对混凝土随机分布模型的有效导热系数进行逆运算,得到不同冻融循环作用下不同孔隙率的混凝土模型的有效导热系数,进而确定混凝土试件有效导热系数与冻融循环次数之间呈非线性函数关系;2)衬砌导热系数在冻融循环作用下,初期导热系数随着冻融循环次数的增加而下降,中期随着冻融循环次数的逐渐增加,导热系数出现较小程度的增大。

季冻区隧道防冻胀技术研究进展

本文主要针对季冻区隧道的冻胀机理、温度场、衬砌力学性能、防冻胀措施、保温材料的研究现状展开分析.分析结果表明:季冻区隧道主要应用三大冻胀模型研究围岩、衬砌的冻胀机理,但三大冻胀模型研究各有缺陷,亟待研究新型冻胀模型;季冻区隧道温度场主要考虑围岩稳态、瞬态条件下温度变化,对于低温相变围岩隧道温度场研究不够全面;季冻区隧道防冻胀技术发展较早且综合措施较多,但实际防冻胀效果欠佳,需研究更为成熟的防冻胀技术;冻融循环对于衬砌力学性能影响、新型保温材料开发是当前亟待解决的关键问题.

季冻区高速公路隧道保温层铺设方法及温度场分布规律研究

为了探索隧道温度场分布规律,合理铺设隧道保温层,采用ABAQUS建立了三维实体模型,分析了寒区隧道在周围环境等影响因素作用下洞内纵向全长及不同高度温度场分布特征及其变化规律,对不同材料的保温层铺设方案进行了效果比选,并对隧道铺设保温层前后的有限元温度场温度变化规律进行了对比。结果表明:隧道的温度变化梯度为每公里升高约7℃,隧道横断面最低温位于拱顶位置,隧道入口端极限低温段长度约为400 m,而出口端长度约为800 m,其中,边墙、拱顶及拱腰温度变化最明显;对于使用不同保温材料的保温层,3种保温方案的隧道围岩整体温度场趋势一致,说明使用3种材料的保温方案均有较为理想的防冻保温效果;7 cm聚氨酯9 cm酚醛的组合保温方案,相较于其他方案,其平均最低、最高温度分别由-8℃,-2℃提升至-5℃,1℃,满足隧道防冻要求,均明显优于另外两种使用单一保温材料的保温措施,总体保温效果最优。经监测数据对比及有限元模拟验证,组合保温方案完全达到隧道防冻要求,可以作为案例隧道较为理想的防冻保温措施。研究结果对确保寒区隧道通行能力和服务水平、提高道路行车安全具有重要意义,可为类似隧道的冻害处治提供行之有效的解决方法。

季节性冻土区隧道保温层御寒保温技术研究

为了满足交通的便捷和时效性,我国修建在寒区的隧道工程越来越多。针对困扰季节性寒区隧道工程的冻害问题,以季冻区桦皮岭隧道为依托,开展寒区隧道保温层御寒保温技术研究。首先,开展现场环境温度和竖直钻孔隧道洞口段围岩温度场变化监测,获得计算模型所需精准温度荷载及地表活动层围岩温度场受影响范围;其次,建立基于Fluent流体计算软件的"围岩-衬砌-保温层-空气"气固耦合计算模型,并通过对比现场地勘资料验证计算模型的合理性;最后,对不同保温材质、不同铺设厚度和铺挂方式进行了对比分析。结果表明:围岩温度场随外界大气温度呈近似三角函数周期变化,但"滞后效应"明显;地表活动层围岩温度受影响范围约为8 m;设置保温层处内外温度存在"跳跃"现象,内外温差最高达8℃;硬质聚氨酯保温材料较聚酚醛泡沫塑料和泡沫玻璃御寒保温效果分别提高了近20.6%和80.9%;最优保温层厚度为5 cm,最优铺挂方式为衬砌内表面铺设。

基于温度场的季冻区隧道冻胀机理和综合防冻技术

季节冻土区隧道围岩温度场是导致各类冻害的关键因素,研究围岩温度分布特征是解决冻害问题的突破口。采用有限元软件建立了围岩温度场数值模型,分析沿隧道轴向深度不同断面的围岩温度变化特征;在此基础上,分析了季冻区隧道冻胀机理,并建议了综合保温措施,可为类似季节冻土区隧道保温提供借鉴。

季冻区隧道病害防治关键技术研究

季冻区隧道易受水的溶冻循环产生病害,所以对隧道进行病害防治对隧道的长期稳定的运行至关重要。季冻区隧道防冻胀技术发展较早且综合措施较多,但现实中防冻的效果欠佳,对隧道的温度场进行分析,做到针对性的病害防治能有效提高隧道病害防治效果,给同类型的隧道施工提供一些依据。

回头沟隧道洞外温度对围岩温度的影响分析

根据回头沟隧道的围岩温度实测数据,分析自洞口向内围岩温度与隧道外温度的变化趋势关系,以及同一断面距离洞壁不同深度的围岩的温度受硐室温度的影响大小。根据监测数据分析,确定季冻区回头沟隧道为防止冻融现象需做保温防护段的隧道长度为115 m。

季冻区公路隧道衬砌结构无损检测及质量评价分析探讨

对于季冻区也可称为季节冻土区,此种类型的地质区域具有较广的分布范围特征,并且具备特殊的区域地质状况。隧道衬砌开裂或者渗水的情况如果发生,则会造成隧道内部的车辆通行受到明显的干扰,并且还可能造成车辆通行事故。季冻区本身呈现较大的季节温差特征,进而导致隧道衬砌结构产生安全隐患。在此前提下,目前关于季冻区路隧道的衬砌结构应当运用无损检测的方式来判断隧道衬砌构造出现病害的风险,进而给出科学的隧道施工质量评价。

基于数值模拟的隧道温度场分布规律研究

季冻区隧道工程由于其所处的特殊环境,会受到外界极端低温的影响,从而产生冻害问题,给施工与运营带来困难。冻害问题的产生与温度场分布息息相关,文章通过建立三维数值传热模型,探究季冻区隧道温度场时空分布规律。研究表明:(1)隧道温度场分布与山体地形的起伏有很大关联,所处埋深越大,温度越高。(2)隧道内气温及地温随时间呈现正弦函数型变化,2者存在相位差。(3)受气流影响,隧道径向深度越深,温度越高,达到一定深度后则不再发生变化。