寒区隧道洞口段合理防排水及保温措施研究
发布时间：2023-04-10 17:44
随着越来越多寒区隧道的修建,冻害问题也越发受到广泛关注,隧道洞口段作为隧道的咽喉,常年受雨雪、大风和气温变化的影响,抗冻防寒尤为重要。本文以季节性冻土铁路隧道阿拉套山隧道为工程依托,开展了冬季洞口段温度场变化规律、防排水和保温措施的研究。主要成果如下所示:(1)进行了大气温度监测,分析变化规律并确定用于数值模拟的温度边界函数。同时对冬季施工洞内不同断面温度进行监测,评价防寒保温门与暖风机共同作用下的效果。(2)选取距隧道出口55m的DIK4+345断面,利用ANSYS有限元软件建立二维模型,运用控制变量法对比分析了有无保温层时的围岩温度场和采取不同保温材料、不同保温层铺设方式、不同保温层厚度时的保温效果,得出采用保温层后隔热效果显著,能有效减轻衬砌冻害和排水管的冻结,为合理的保温层设计提供参考价值。(3)为研究运营期隧道洞口段的围岩温度场分布,根据实际工程地形,运用Fluent软件建立三维模型模拟了在不同风速、不同外界温度影响下的空气温度场,并得到沿隧道纵向和径向的温度变化,可以为隧道保温设防长度提供建议。选取DIK4+345断面(埋深10m)和DIK3+905断面(埋深30m)基于热...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 防排水措施研究现状
1.2.2 保温措施研究现状
1.2.3 温度场研究现状
1.3 寒区隧道的冻害机理、类型及防治原则
1.3.1 寒区隧道冻害机理
1.3.2 寒区隧道冻害类型
1.3.3 寒区隧道冻害防治原则
1.4 研究内容和技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
2 阿拉套山隧道工程背景及地质条件
2.1 工程概况
2.2 隧道围岩支护参数
2.3 工程地质和水文概况
2.4 隧址气象特征
2.5 温度监测与分析
2.5.1 隧道外温度监测
2.5.2 隧道外温度分析
2.5.3 隧道内温度监测与分析
2.6 小结
3 寒区隧道洞口段施工期防冻措施及保温层研究
3.1 温度场计算理论
3.1.1 热传递基本方式
3.1.2 两类热传导方程
3.1.3 热力学边界条件和初始条件
3.2 寒区隧道洞口段防冻保温措施
3.2.1 保温隔热措施
3.2.2 加热措施
3.2.3 工程应用—阿拉套山隧道
3.3 防寒门与暖风机保温数值模拟
3.3.1 计算模型
3.3.2 材料参数与边界条件
3.3.3 计算结果分析
3.4 寒区隧道洞口段保温层数值模拟
3.4.1 计算模型与边界条件
3.4.2 保温材料性能及选择
3.4.3 铺设不同保温材料
3.4.4 保温层铺设位置
3.4.5 不同保温层厚度
3.5 洞口段保温设防长度
3.6 小结
4 寒区隧道洞口段运营期围岩温度场与冻胀力研究
4.1 隧道内流体力学基本理论
4.1.1 基本假设
4.1.2 控制方程
4.1.3 湍流模型
4.2 阿拉套山隧道洞内空气温度场模拟
4.2.1 热物理计算参数
4.2.2 建立模型
4.2.3 边界条件
4.2.4 风速影响下温度场的分布规律
4.2.5 外界温度影响下温度场分布规律
4.3 热-力耦合下隧道洞口段冻胀应力研究
4.3.1 数值模拟
4.3.2 结果分析
4.4 小结
5 寒区隧道洞口段防排水技术研究
5.1 寒区隧道洞口段防排水设计
5.1.1 寒区隧道防排水设计原则
5.1.2 洞外防排水设计
5.1.3 洞内防排水设计
5.2 阿拉套山隧道防排水施工关键技术
5.2.1 衬砌混凝土
5.2.2 中心深埋水沟
5.2.3 路侧排水沟、集水井、保温出水口
5.2.4 防水层
5.2.5 排水盲沟、盲管
5.2.6 止水条、止水带
5.3 中心水沟设置研究
5.3.1 中心水沟埋置深度
5.3.2 中心水沟铺设保温层
5.3.3 中心深埋水沟设防长度
5.4 小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3788553
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 防排水措施研究现状
1.2.2 保温措施研究现状
1.2.3 温度场研究现状
1.3 寒区隧道的冻害机理、类型及防治原则
1.3.1 寒区隧道冻害机理
1.3.2 寒区隧道冻害类型
1.3.3 寒区隧道冻害防治原则
1.4 研究内容和技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
2 阿拉套山隧道工程背景及地质条件
2.1 工程概况
2.2 隧道围岩支护参数
2.3 工程地质和水文概况
2.4 隧址气象特征
2.5 温度监测与分析
2.5.1 隧道外温度监测
2.5.2 隧道外温度分析
2.5.3 隧道内温度监测与分析
2.6 小结
3 寒区隧道洞口段施工期防冻措施及保温层研究
3.1 温度场计算理论
3.1.1 热传递基本方式
3.1.2 两类热传导方程
3.1.3 热力学边界条件和初始条件
3.2 寒区隧道洞口段防冻保温措施
3.2.1 保温隔热措施
3.2.2 加热措施
3.2.3 工程应用—阿拉套山隧道
3.3 防寒门与暖风机保温数值模拟
3.3.1 计算模型
3.3.2 材料参数与边界条件
3.3.3 计算结果分析
3.4 寒区隧道洞口段保温层数值模拟
3.4.1 计算模型与边界条件
3.4.2 保温材料性能及选择
3.4.3 铺设不同保温材料
3.4.4 保温层铺设位置
3.4.5 不同保温层厚度
3.5 洞口段保温设防长度
3.6 小结
4 寒区隧道洞口段运营期围岩温度场与冻胀力研究
4.1 隧道内流体力学基本理论
4.1.1 基本假设
4.1.2 控制方程
4.1.3 湍流模型
4.2 阿拉套山隧道洞内空气温度场模拟
4.2.1 热物理计算参数
4.2.2 建立模型
4.2.3 边界条件
4.2.4 风速影响下温度场的分布规律
4.2.5 外界温度影响下温度场分布规律
4.3 热-力耦合下隧道洞口段冻胀应力研究
4.3.1 数值模拟
4.3.2 结果分析
4.4 小结
5 寒区隧道洞口段防排水技术研究
5.1 寒区隧道洞口段防排水设计
5.1.1 寒区隧道防排水设计原则
5.1.2 洞外防排水设计
5.1.3 洞内防排水设计
5.2 阿拉套山隧道防排水施工关键技术
5.2.1 衬砌混凝土
5.2.2 中心深埋水沟
5.2.3 路侧排水沟、集水井、保温出水口
5.2.4 防水层
5.2.5 排水盲沟、盲管
5.2.6 止水条、止水带
5.3 中心水沟设置研究
5.3.1 中心水沟埋置深度
5.3.2 中心水沟铺设保温层
5.3.3 中心深埋水沟设防长度
5.4 小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3788553
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3788553.html
