基于水热力耦合场的水工隧洞衬砌结构冻胀研究

为研究水库水工隧洞衬砌结构水热力耦合下冻胀特性,基于水热力平衡方程理论,通过冻胀仿真计算,分析了隧洞衬砌结构应力、位移以及温度场时序变化特征。研究表明,衬砌结构大、小主应力时序敏感性差异较大,在不同部位具有显著变化区别,衬砌内侧大主应力高于外侧,而外侧小主应力具有较强的时序敏感性,拱顶、底内侧小主应力较稳定,为-0.39 MPa、-0.37 MPa。衬砌结构内侧主应力与温度场敏感性关联较大,而外侧与之无显著关联性,此与衬砌材料水化热有关。拱顶、底外侧水平位移时序敏感性较弱,而拱腰内、外侧水平位移相似,竖向位移高于水平位移,且在拱腰处具有同步收缩效应。衬砌结构位移分布特征在时序节点上具有一致性,拱顶、底冻胀危害最大。论文可为研究水工隧洞衬砌结构冻胀特性提供参考。