寒区隧道冻胀效应测试与分析

作     者：张玉伟 赖金星 邱军领 谢永利 ZHANG Yu-wei;LAI Jin-xing;QIU Jun-ling;XIE Yong-li

作者机构：西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 长安大学公路学院陕西西安710064 

基　　金：国家自然科学基金项目(51378004) 交通运输部应用基础研究项目(2015 319 812 140) 四川省交通厅科技项目(2012C5-3) 西安建筑科技大学人才基金项目(RC1802) 

出 版 物：《交通运输工程学报》 (Journal of Traffic and Transportation Engineering)

年 卷 期：2018年第18卷第3期

页      码：64-73页

摘      要：为研究寒区隧道冻胀力随时间和空间的分布规律,基于温度场变化定义了测试冻胀力,通过衬砌压力和钢架应力间接反映真实冻胀力的变化规律;提出了冻胀力简化测试方法,研发了温度场-冻胀力同步测试系统;以四川省省道215线鸡丑山隧道为例,布置5个测试断面开展大规模现场测试,并选取典型断面K117+700(简称700断面)和K117+600(简称600断面)分析了隧道环境温度、围岩温度、衬砌压力与钢架应力;以围岩冻结(12~次年2月)和未冻(7~9月)时对应的衬砌压力和钢架应力差值为测试冻胀力,结合温度场分析了隧道周边各测点测试冻胀力;采用现有冻胀模型计算理论冻胀力,并与测试冻胀力进行了对比,研究了寒区隧道冻胀规律。分析结果表明:隧道环境温度随时间呈季节性正弦函数变化,受环境温度影响,围岩温度呈季节性正负温变化,并出现季节性冻融现象;当围岩为负温时处于冻结状态,支护系统受到围岩压力和冻胀力的共同作用,且温度越低冻胀效应越明显,各断面测点应力峰值均出现在1月,700断面衬砌和钢架最大应力分别为149kPa、31MPa;当围岩为正温时处于未冻结状态,支护系统仅受到围岩压力作用;同一断面不同测点的测试冻胀力差值可达5.23MPa,说明冻胀力除与围岩温度有关外,还与富水条件和围岩级别有关;最大冻胀力实测值比理论计算值小1.25MPa,因此,寒区隧道支护设计时建议考虑89.17%的冻胀力折减系数。

主 题 词：隧道工程 温度场 冻结深度 冻胀力 现场测试 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0813[工学-化工与制药类] 0802[工学-机械学] 0814[工学-地质类] 0823[工学-农业工程类] 082301[082301] 

核心收录：

D　O　I：10.19818/j.cnki.1671-1637.2018.03.007

馆 藏 号：203304978...