寒区隧道衬砌刚度分布对冻胀压力的影响

为保证衬砌结构具有合理的安全度,考虑冻胀水体、衬砌和围岩之间的共同作用特征,提出了约束冻胀模型和冻胀压力的理论计算式,并采用考虑围岩抗力的荷载-结构模型求解衬砌刚度分布.在此基础上,以结构安全度为度量指标,探讨了冻胀压力与衬砌刚度之间的关系.结果表明:等厚衬砌断面结构刚度在拱顶及仰拱中部较小,边墙部位较大;增大衬砌厚度使衬砌刚度增大,导致冻胀压力增大,同时也提高了衬砌承载能力;增大衬砌厚度导致的冻胀压力增大不如衬砌承载能力的提高显著,因此,增大衬砌厚度是提高衬砌抗冻能力的有效措施.

青藏铁路昆仑山隧道冻胀压力计算

隧道衬砌的冻害一直都是人们密切关注的问题,但对作用在衬砌上的冻胀压力大小及模式很少有人进行较深入的研究.文章试图以青藏铁路昆仑山隧道为例,分析隧道衬砌冻胀压力的作用规律,旨在为冻土地区隧道的设计及施工提供参考.

寒区隧道衬砌刚度分布对冻胀压力的影响

衬砌刚度与冻涨压力是互相影响的,设计时必须保证衬砌结构具有合理的结构安全度。本文考虑冻胀水体、衬砌和围岩的共同作用效应,提出了约束冻胀模型及冻胀压力的理论分析公式,摆脱了以往冻胀模型的平面应变假定或圆形截面假定的限制;同时采用考虑围岩抗力的荷载-结构模型研究衬砌刚度的分布规律;在此基础上以结构安全度为度量指标研究衬砌刚度和冻胀压力之间的相互影响关系。理论计算分析揭示,等厚衬砌断面结构刚度在拱顶及仰拱中部较小、边墙部位较大的一般规律;增加衬砌厚度提高了衬砌刚度,导致冻胀压力增大,同时提高了衬砌承载能力,但冻胀压力不如衬砌承载能力的增长显著,增加衬砌刚度是提高衬砌抗冻能力的有效措施。

麦垛山矿井副立井上段井壁冻胀压力监测方案研究

为了保证麦垛山矿井副立井井筒上段井壁不受下段井壁冻结期影响,对上段井壁冻胀压力进行监测。该方案利用专用冻胀压力测量管实现,在井壁外侧卸压孔内布置冻胀压力传感器,并在井壁表面预先埋设应变计,根据应力解除前后的应力变化和井壁混凝土的弹性模量计算井壁的表面应力。通过及时掌握冻胀作用在井壁上的压力变化,为麦垛山矿井副立井井筒的安全、顺利施工提供保障。

隧道衬砌冻胀压力问题初探

冻胀压力的量值和分布不仅取决于围岩的性态和气象条件 ,而且同衬砌结构的材料、刚度以及施工质量密切相关 ,是一个十分复杂的问题。本文从岩石和土层两种围岩中衬砌承受冻胀压力的机理出发 ,探讨计算方法。通过计算分析 ,对寒冷地区隧道衬砌的设计和施工提出了若干建议。

寒区隧道冻胀压力的约束冻胀模型

评价了中国主要的冻胀压力分析模型,在存水空间模型的基础上,分析了冻胀水体的形变约束特征,提出了冻胀压力类似于气体压力的约束冻胀模型,并给出了相应的理论分析公式;计算分析了冻胀压力的作用位置、冻胀水体尺度、围岩和衬砌刚度等对衬砌结构安全度的影响及分布规律。结果表明:该模型表现了冻胀压力为局部荷载的特征,同时考虑了衬砌和围岩刚度对冻胀压力的影响,并可模拟存水空间内的冻胀水体为任何多面体形状;增加衬砌刚度仍是提高衬砌抗冻能力的有效措施。

低温冷冻下颅脑热-力耦合分析

虽然大脑是人体最重要的器官,但其在低温冷冻过程中的热-力耦合机理仍不明晰.该文考虑颅脑特殊形状、多孔弹性、脑脊液流动、颅骨约束以及冻胀效应,建立脑组织低温冷冻热-力耦合模型,通过分析冷冻过程中的温度场、相场和脑脊液冻胀产生的压力场,发现在凝固过程中脑脊液温度保持不变,而脑组织内部最大温差可达20 K.固-液相界面厚度约0.3 mm,推进速度约0.09 mm/s.冻胀产生的脑组织最大位移(~0.12 mm)发生在靠近头盖骨处.固液界面处压力梯度高达500 MPa/mm,而固体和脑脊液内部压力几乎不变.本研究可为人类大脑的低温冷冻保存策略及脑防护提供理论支撑.

-18℃盐水冻结隧道近接下穿上覆结构冻胀规律试验研究

在冻结下穿工程中盐水温度是影响上部结构所受冻胀压力大小的关键因素,为了定量研究提高盐水温度对降低土体冻胀率的影响程度,基于上海地铁18号线隧道冻结法下穿10号线国权路车站工程,采用试样试验和相似模拟试验方法,对-18℃和-28℃2种冻结温度下土体产生的温度场和应力场进行研究。试样试验设计为单向封闭冻结试验,得出-18℃盐水较-28℃盐水冻结产生的冻胀压力峰值低52.9%,冻胀压力上升速度低20.1%。相似模拟试验基于相似准则对车站尺寸、冻结管路直径、盐水流量等参数进行换算,得出使用-18℃盐水相较-28℃盐水冻胀压力峰值低20%,冻胀压力上升速度低58%。整体试验结果表明:-18℃盐水冻结可以有效减小冻胀压力峰值和增长速度,且有侧向约束条件下产生的冻胀压力大于相似模拟试验中产生的冻胀压力。试验结果可以为冻胀敏感工程、有重大风险源工程提供技术参考和数据支撑。

立井下部冻结施工中的上部井壁保护技术

宁东矿区麦垛山煤矿副立井和回风立井2个井筒,上部表土段及部分基岩段已采用普通法施工完毕,下部基岩含水层采用冻结法施工,上部井壁面临冻结带来的冻胀压力威胁,容易产生破坏。通过合理确定冻结设计参数、采用异径冻结管等一系列措施,成功地保护了上部井壁,为类似工程提供了经验。

液氮溶浸对饱水煤裂隙扩展的影响研究

为研究煤体注氮增透对液氮溶浸下饱水煤裂隙的扩展规律,从王营子矿取立方体原煤煤样,真空饱和后开展液氮溶浸试验,测试了液氮溶浸前后煤样的声速、代表性裂隙面积变化率和煤样表面微观结构的变化,推导了液氮作用下饱水裂隙内水相变为冰的冻胀压力,建立了液氮溶浸下饱水煤裂隙煤扩展的力学判据。结果表明:1液氮溶浸下煤内裂隙水相变为冰,体积膨胀,引起煤内裂隙扩展,代表性裂隙面积增长,超声波速降低,裂隙密度增加。煤的微观结构也发生了很大变化。2建立的力学判据准确预测了煤样的裂隙扩展。3随着裂隙长短轴长度比值的减小,冻胀压力增加,随着水流出系数增加,冻胀力线性减小。

石堡川水库泄洪底洞放水塔断裂原因分析与思考

针对石堡川水库泄洪底洞放水塔断裂事故,分析原因,寻找处理对策,并以此为借鉴,吸取教训,可供类似工程设计和应对工程冻害问题参考。

挡土墙公用构造

防排水措施 挡土墙排水的作用在于疏干墙后土体和防止地表水下渗后积水，以免墙后积水致使墙身承受额外的静水压力；减少季节性冰冻地区填料的冻胀压力．消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。

寒区冻融环境下隧道衬砌结构耐久性分析

寒区冻融环境下,隧道衬砌普遍存在开裂、剥落、挂冰以及路面冒水、结冰等冻害,严重危及隧道的运营安全。结合大坂山隧道的实际工程情况,从隧道的冻害成因和冻胀机理出发,分析了围岩的冻胀膨压力对衬砌结构的作用特性和规律,以及衬砌混凝土在冻融作用下的损伤情况,得出主要结论有:围岩冻胀膨压力是影响隧道衬砌耐久性的主要因素;拱脚在断面内最先达到最不利状态,混凝土自身的特性直接影响其抗冻融破坏能力。并据此提出可行、有效的技术对策,对提高寒区冻融环境下隧道衬砌耐久性具有参考意义。