当前位置:主页 > 科技论文 > 交通工程论文 >

寒区隧道离壁式衬砌结构保温防冻设计及数值模拟研究

发布时间:2018-04-08 19:23

  本文选题:寒区隧道 切入点:离壁式衬砌 出处:《长安大学》2014年硕士论文


【摘要】:随着国家基础设施建设的深入,逐渐完善的交通路网规划使得交通设施的建设越来越多的延伸至曾经人迹罕至的高纬度、自然条件恶劣以及高海拔地区,因此需要在多年以及季节性冻土区域修建数量众多的公路隧道。论文针对困扰寒区公路隧道的冻害问题,以某寒区隧道为依托工程,结合气象和气温等条件,,采用理论分析及数值模拟等手段对隧道温度场及采用离壁式衬砌保温防寒结构的效果进行模拟,并对离壁式衬砌结构隧道的保温防冻设计进行研究。论文得到主要结论如下: 1.通过隧址气温年变化函数对隧道温度场进行加载模拟,得到气温、围岩热交换以及洞内空气是控制隧道温度场变化最为显著地因素,控制隧道通风温度是解决隧道防冻问题的主要途径。 2.对采用离壁式衬砌结构的隧道温度场进行模拟,得到离壁式衬砌结构可以有效减轻隧道的冻害,其主要表现为延迟温度变化的作用时间。 3.采用Q系统围岩分类法对围岩类别进行了划分,对离壁式衬砌中采用锚喷衬砌及采用高性能喷射混凝土衬砌(HPC)进行力学性能对比,得出后者较前者有减少存水空间、提高结构的抗防冻能力,及有效的减少喷层背后空洞等优点。 4.基于传热学理论,考虑隔热效应及边界效应对隧道保温设防长度计算进行修正,并采用等效厚度换元法,得到隧道的保温层铺设的经济厚度。 5.对离壁式衬砌结构保温防冻进行设计,根据数值模拟结果设置了适宜的保温层材料及最佳铺设位置、最优的密闭空气层离壁距离。
[Abstract]:With the deepening of the construction of the national infrastructure , the gradual improvement of the traffic network planning has made the construction of the transportation facilities more and more extended to the high latitude , the natural conditions and the high altitude areas which have been very rare . The paper simulates the tunnel temperature field and the effect of using the off - wall lining thermal insulation and cold - proof structure by means of theoretical analysis and numerical simulation . The main conclusions are as follows :

1 . The temperature field of tunnel is simulated by the annual variation function of tunnel temperature . The temperature , the heat exchange of surrounding rock and the air inside the tunnel are the most significant factors to control the temperature field change of tunnel . The control tunnel ventilation temperature is the main way to solve the problem of tunnel freezing .

2 . The tunnel temperature field is simulated by using the isolated lining structure , which can effectively reduce the frost damage of the tunnel , which mainly shows the action time of the change of the delay temperature .

3 . The classification of surrounding rock is classified by Q - system surrounding rock classification method , and the mechanical properties of anchor - shotcrete lining and high - performance shotcrete lining ( HPC ) are compared in the isolated lining . The former has the advantages of reducing the water storage space , improving the anti - freezing capacity of the structure , and effectively reducing the cavity behind the spray layer .

4 . Based on the heat transfer theory , the thermal insulation effect and the boundary effect are considered to correct the tunnel insulation length calculation , and the equivalent thickness exchange method is adopted to obtain the economic thickness of the insulation layer of the tunnel .

5 . The insulation and anti - freezing of the isolated lining structure is designed , and the suitable insulation material and the best laying position are set according to the numerical simulation results , and the optimal distance between the air layer and the wall is optimal .

【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U451.4;U452

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 田俊峰;杨更社;刘慧;;寒区岩石隧道冻害机理及防治研究[J];地下空间与工程学报;2007年S2期

2 张耀;何树生;李靖波;;寒区有隔热层的圆形隧道温度场解析解[J];冰川冻土;2009年01期

3 王余富;谢永利;;岩石导热系数确定的一种新方法[J];低温建筑技术;2009年09期

4 江波;陈太林;;矿物细掺料对HPC性能的影响研究[J];公路;2008年03期

5 邓刚;郑金龙;李海清;;寒区隧道离壁式衬砌结构的保温隔热原理研究[J];公路隧道;2008年03期

6 周敏娟;王海彦;胡宇庭;;隧道单层衬砌高强喷射混凝土试验研究[J];中外公路;2012年02期

7 董锐哲;;基于ANSYS的寒区隧道保温层研究分析[J];低温建筑技术;2013年12期

8 张国庆;蒋树屏;陈振河;;连拱隧道病害与防治分析[J];交通标准化;2009年19期

9 陈建勋;罗彦斌;;寒冷地区隧道防冻隔温层厚度计算方法[J];交通运输工程学报;2007年02期

10 郑茂鼎;;室外设备和管道隔热层的防水问题[J];化工设备与管道;2013年02期

相关博士学位论文 前6条

1 谢红强;隧道工程热液固多场耦合效应研究[D];西南交通大学;2006年

2 赖金星;高海拔复杂围岩公路隧道温度场特征与结构性能研究[D];长安大学;2008年

3 徐春华;多年冻土区砼灌注桩竖向承载性能研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

4 祝云华;钢纤维喷射混凝土力学特性及其在隧道单层衬砌中的应用研究[D];重庆大学;2009年

5 罗彦斌;寒区隧道冻害等级划分及防治技术研究[D];北京交通大学;2010年

6 邓刚;高海拔寒区隧道防冻害设计问题[D];西南交通大学;2012年



本文编号:1723025

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/1723025.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户b07cb***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com