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考虑衬砌和隔热层的寒区隧道温度场解析解 被引量：75
1
作者 夏才初 张国柱 肖素光 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1767-1773,共7页
将隧道非齐次的瞬态传热分解为周期函数边界下的瞬态传热和恒温边界下的稳态传热,利用分离变量与Laplace变换相结合的方法,求解有保温隔热层的寒区隧道瞬态温度场的显式解析解。根据能量守恒,建立隧道洞内气体的气–固耦合传热模型,并... 将隧道非齐次的瞬态传热分解为周期函数边界下的瞬态传热和恒温边界下的稳态传热,利用分离变量与Laplace变换相结合的方法,求解有保温隔热层的寒区隧道瞬态温度场的显式解析解。根据能量守恒,建立隧道洞内气体的气–固耦合传热模型,并获得洞内气体年平均温度和温度振幅的显式解析解。衬砌温度影响因素分析表明,随着隧道埋深和年平均气温的增加,二衬内、外两侧的温度呈线性增加,当年平均气温低于0℃,季冻区隧道埋深小于80m时,5cm厚隔热层很难单独满足防寒需求,应与主动供暖措施联合;随着隔热层厚度的增加,二衬的温度呈增长趋势,但增长速率却逐渐减小;当隔热层厚度超过5cm时,通过增加隔热层厚度来提高衬砌温度要考虑其经济性。依据隧址区的气候及地形条件,采用工程类比和解析解相结合的方法分段计算隔热层厚度。与实测值对比结果表明,理论解满足工程精度要求。 展开更多
关键词 隧道工程 寒区隧道 温度场 解析解 隔热层厚度 分段计算
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寒区隧道保温效果的现场观察研究 被引量：52
2
作者 赖远明 吴紫汪 +2 位作者 张淑娟 喻文兵 邓友生 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期81-86,共6页
对一个寒区高原冻土隧道的长期现场观察结果进行了分析研究,描述了该地区的隧道工程地质状况,提供了隧道内外的观测温度。并根据观测到的隧道围岩温度,确定了围岩最大冻结深度,以及通过分析观测数据,发现在隧道进出口安装保温门的保温... 对一个寒区高原冻土隧道的长期现场观察结果进行了分析研究,描述了该地区的隧道工程地质状况,提供了隧道内外的观测温度。并根据观测到的隧道围岩温度,确定了围岩最大冻结深度,以及通过分析观测数据,发现在隧道进出口安装保温门的保温效果比安装防雪棚的保温效果好,更有利于防止寒冷地区由于冻融而导致的破坏。 展开更多
关键词 寒区隧道 保温效果 现场实测分析
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低温及冻融环境下岩体热、水、力特性研究进展与思考 被引量：54
3
作者 陈卫忠 谭贤君 +2 位作者 于洪丹 袁克阔 李术才 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1318-1336,共19页
研究低温及冻融循环条件下岩体热、水、力特性对于寒区工程冻胀机理研究及防寒保温设计具有十分重要的指导意义。综述国内外低温及冻融循环条件下岩石的物理力学特性,温度,渗流特性以及水、热、力耦合特性4个方面的研究现状以及取得的... 研究低温及冻融循环条件下岩体热、水、力特性对于寒区工程冻胀机理研究及防寒保温设计具有十分重要的指导意义。综述国内外低温及冻融循环条件下岩石的物理力学特性,温度,渗流特性以及水、热、力耦合特性4个方面的研究现状以及取得的研究成果,并结合寒区隧道的特点,提出以现场监测、大量室内冻融试验和单轴、三轴压缩试验为手段,以研究低温相变条件下的导热系数等热、水、力学参数为基础,以建立含相变低温岩体水热耦合模型和考虑空气温度和湿度影响的隧道风流场湍流模型为前提,以获得通风条件下寒区隧道温度–渗流–应力–损伤耦合模型为目的,用以研究寒区隧道围岩的冻胀破坏机制;同时,开发出兼具轻质、保温、抗冻、抗裂和抗震等功能的泡沫混凝土,用于寒区工程保温层及抗震层使用的基本思路。 展开更多
关键词 岩石力学 寒区隧道 温度–渗流–应力–损伤耦合 冰/水相变 防寒保温
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考虑通风影响的寒区隧道围岩温度场及防寒保温材料敷设长度研究 被引量：52
4
作者 谭贤君 陈卫忠 +1 位作者 于洪丹 刘豆豆 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1400-1409,共10页
基于流体力学、传热学和空气动力学的基本原理与方法,推导出考虑通风影响的寒区隧道围岩温度场模型,该模型包括:围岩温度场控制方程、隧道内风温场控制方程以及风流场湍流控制方程。在此基础上,采用数值分析方法探讨西藏嘎隆拉隧道通风... 基于流体力学、传热学和空气动力学的基本原理与方法,推导出考虑通风影响的寒区隧道围岩温度场模型,该模型包括:围岩温度场控制方程、隧道内风温场控制方程以及风流场湍流控制方程。在此基础上,采用数值分析方法探讨西藏嘎隆拉隧道通风条件下围岩温度场的变化规律及其防寒保温措施。研究结果表明:隧道未开挖前,随着季节的变化,山体浅部温度出现明显变化,该变化较明显的深度为18 m,当岩体埋深大于18 m后,岩体温度随季节的变化幅值小于0.5℃;隧道贯通后,由于通风影响,在环境温度最冷月(1月),隧道进出口段一定范围内的围岩温度出现了0℃以下的不利工况,进一步研究显示:在嘎隆拉隧道进口端600 m和出口端400 m范围内,二衬表面敷设6 cm厚的聚酚醛保温材料,可以有效地防止嘎隆拉隧道衬砌和围岩发生冻融破坏。 展开更多
关键词 隧道工程 寒区隧道 湍流 风流场 温度场
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寒区隧道轴向及径向温度分布理论解 被引量：46
5
作者 张国柱 夏才初 殷卓 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1117-1122,1160,共7页
考虑与隧道纵向深度及时间相关的非齐次对流边界条件,建立寒区圆形隧道传热模型,利用叠加原理及贝塞尔特征函数的正交及展开定理,得到了寒区隧道围岩径向温度的理论解.利用能量守恒法及经验公式法求得寒区隧道洞内气体年平均气温及年温... 考虑与隧道纵向深度及时间相关的非齐次对流边界条件,建立寒区圆形隧道传热模型,利用叠加原理及贝塞尔特征函数的正交及展开定理,得到了寒区隧道围岩径向温度的理论解.利用能量守恒法及经验公式法求得寒区隧道洞内气体年平均气温及年温度振幅沿隧道轴向随时间变化的解析表达式,并得出年平均温度在隧道轴线方向呈指数增长,而年温度振幅呈负指数增长.将隧道围岩轴向和径向温度场理论计算结果与实测值进行比较,两者吻合得非常好.在确定洞口外气温分布规律、风速及围岩的热物性参数后,通过围岩轴向及径向温度场理论解便可计算隧道洞内及围岩温度分布规律,并确定寒区隧道防寒保暖段的设防长度.同时,该解析法可用于验证其他数值方法的计算结果,也便于工程设计人员和施工人员对同类寒区隧道温度场的计算,因而具有一定的工程应用价值. 展开更多
关键词 寒区隧道 非齐次 对流 轴向及径向温度场 解析解
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寒区隧道岩体冻胀率的取值方法和冻胀敏感性分级 被引量：47
6
作者 夏才初 黄继辉 +1 位作者 韩常领 唐志成 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1876-1885,共10页
通过分析岩石冻胀试验数据,修正岩石冻胀率的计算公式;分析裂隙冻结时可能出现的冻胀情况并给出相应的线冻胀率值;将岩体裂隙分布形态简化为"层状",推导岩体冻胀率的计算公式。计算开放条件下不同岩性不同级别岩体的冻胀率范... 通过分析岩石冻胀试验数据,修正岩石冻胀率的计算公式;分析裂隙冻结时可能出现的冻胀情况并给出相应的线冻胀率值;将岩体裂隙分布形态简化为"层状",推导岩体冻胀率的计算公式。计算开放条件下不同岩性不同级别岩体的冻胀率范围。开放条件下,岩体冻胀率的特点有:非冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀主要来自于孔隙、裂隙中的原位水冻胀,孔隙/裂隙率越大,冻胀率越大;冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀主要受水热迁移作用的影响,水热迁移作用越强烈,冻胀率越大;随着围岩级别增大,裂隙发育,岩体的冻胀率随之增大,冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀率增长幅度大于非冻胀敏感性岩石构成的岩体。考虑岩石及裂隙填充物的冻胀敏感性、围岩级别、岩石的孔隙率以及地下水补给条件的影响,对岩体冻胀性进行分级,并评估依托工程围岩的冻胀性,根据围岩的冻胀性选择合理的支护参数将节约工程成本。 展开更多
关键词 岩石力学 岩体工程 寒区隧道 冻胀率 冻胀性分级
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寒区有隔热层的圆形隧道温度场解析解 被引量：44
7
作者 张耀 何树生 李靖波 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2009年第1期113-118,共6页
在多年冻土地区修建隧道,会影响到多年冻土的热稳定性,目前一般采用在隧道衬砌中设置隔热层的方法来防止冻土围岩融化.根据隧道现场实测的气温资料,考虑正弦曲线规律变化的对流换热边界条件,建立了一次衬砌、隔热层、二次衬砌及围岩4层... 在多年冻土地区修建隧道,会影响到多年冻土的热稳定性,目前一般采用在隧道衬砌中设置隔热层的方法来防止冻土围岩融化.根据隧道现场实测的气温资料,考虑正弦曲线规律变化的对流换热边界条件,建立了一次衬砌、隔热层、二次衬砌及围岩4层结构的圆形隧道热传导方程.运用微分方程求解方法和贝塞尔特征函数的正交和展开定理,对4个热传导方程进行了求解,得到隧道一次衬砌、隔热层、二次衬砌及围岩4层结构温度场的解析解,将计算结果与现场实测结果进行比较,吻合良好.计算结果还表明,在衬砌中铺设厚5 cm、导热系数为0.03 W.m-1.℃-1的隔热层可以保证风火山隧道围岩不发生季节性融化.该解析解可用于验证其它数值方法的计算结果,也便于工程设计人员和施工人员对同类寒区隧道进行温度场的计算,因而具有一定的工程应用价值. 展开更多
关键词 寒区隧道 隔热层 解析解 温度场
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低温冻融条件下岩体温度-渗流-应力-损伤(THMD)耦合模型研究及其在寒区隧道中的应用 被引量：41
8
作者 谭贤君 陈卫忠 +1 位作者 伍国军 郑朋强 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期239-250,共12页
寒区隧道的围岩冻胀问题涉及到岩体温度场、渗流场、应力场以及冻融损伤相互作用的多场耦合问题。在THDM耦合机制分析基础上,基于连续介质力学、热力学、渗流力学、损伤力学以及分凝势理论,建立低温冻融条件下岩体THMD耦合模型。该模型... 寒区隧道的围岩冻胀问题涉及到岩体温度场、渗流场、应力场以及冻融损伤相互作用的多场耦合问题。在THDM耦合机制分析基础上,基于连续介质力学、热力学、渗流力学、损伤力学以及分凝势理论,建立低温冻融条件下岩体THMD耦合模型。该模型不仅考虑体积应变对岩体温度场和渗流场的影响,温度梯度和渗透压力对岩体应力场的影响,还根据寒区工程实际,考虑冻胀压力和冻融循环对岩体劣化损伤的影响。数值仿真某寒区管道工程的冻胀过程,与现场的实测结果对比表明:该模型能很好地反映岩土体由于负温所产生的冻胀现象。在此基础上,分析极端气候条件下嘎隆拉隧道围岩冻胀力的变化规律,并对隧道在经历不同冻融循环次数后的变形和受力特征进行探讨。研究结果表明:极端气候条件下嘎隆拉隧道围岩的最大冻胀力达到1.6 MPa,冻融循环对隧道衬砌受力影响较大。 展开更多
关键词 隧道工程 寒区隧道 冻融循环 温度-渗流-应力-损伤(THMD)耦合模型 冻胀
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考虑围岩不均匀冻胀的寒区隧道冻胀力解析解 被引量：41
9
作者 黄继辉 夏才初 +1 位作者 韩常领 黄曼 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期3766-3774,共9页
为防止冻害,寒区隧道的设计需考虑冻胀力荷载。阐明寒区隧道围岩的不均匀冻胀性,推导考虑围岩不均匀冻胀性的寒区圆形隧道冻胀力解析解。围岩不均匀冻胀系数k=1时,本文解退化为赖远明围岩均匀冻胀时的弹性解。理论分析和计算分析表明,... 为防止冻害,寒区隧道的设计需考虑冻胀力荷载。阐明寒区隧道围岩的不均匀冻胀性,推导考虑围岩不均匀冻胀性的寒区圆形隧道冻胀力解析解。围岩不均匀冻胀系数k=1时,本文解退化为赖远明围岩均匀冻胀时的弹性解。理论分析和计算分析表明,围岩均匀冻胀情况下,圆形隧道衬砌不会受到冻胀力作用。赖远明算例中计算得到冻胀力,是由于其采用的冻结围岩弹性模量小于未冻结围岩弹性模量,这与工程实际情况相反。其他冻胀力解析解采取了特殊的假定,而这些假定与工程实际情况相差较大,造成了计算所得冻胀力偏大。围岩不均匀冻胀性是引起寒区隧道围岩中冻胀力的重要原因,在合理的围岩弹性模量和不均匀冻胀系数取值范围内,解析解的计算结果和实际情况吻合较好。随着围岩不均匀冻胀系数k的增大,衬砌受到冻胀力作用,冻胀力的量值随k值增大而增大。当k值一定,冻胀力与冻结围岩弹性模量与未冻结围岩弹性模量的比值EII/EIII呈反比线性关系。 展开更多
关键词 岩石力学 寒区隧道 不均匀冻胀 冻胀力 解析解
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寒区隧道地源热泵型供热系统岩土热响应试验 被引量：38
10
作者 张国柱 夏才初 +2 位作者 马绪光 李攀 魏强 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期99-105,共7页
为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中。通过开展寒区隧道地源热泵供热系统岩土热响应试验,研究热交换管管内循环介质的入口温度、流量和管间距对换热量的影响以及热交换对隧道围岩和衬砌温度场... 为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中。通过开展寒区隧道地源热泵供热系统岩土热响应试验,研究热交换管管内循环介质的入口温度、流量和管间距对换热量的影响以及热交换对隧道围岩和衬砌温度场的影响。试验结果表明:管内循环介质的流量一定时,换热量随着入口温度的增加而呈线性增加;管内循环介质的入口温度一定时,换热量随着流量的增加而呈指数增加。增加流量可以提高热交换管内循环介质的换热能力,但却增加管内循环介质与管壁之间的阻力,建议热交换管管内循环介质流量不宜超过0.75 m3/h。热交换管间距为100和50 cm时,围岩温度场的影响深度分别约为75和100 cm。热交换管间距越小,围岩温度场的影响范围则越大,温度增量也越大。 展开更多
关键词 隧道工程 寒区隧道 地源热泵 热交换管 岩土热响应试验
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寒区隧道春融期渗漏水原因分析及预防方法 被引量：26
11
作者 吕康成 崔凌秋 解赴东 《现代隧道技术》 EI 2001年第4期58-62,共5页
寒冷或严寒地区的隧道常在春融期出现渗漏并引发各种冰冻,造成隧道病害。文章在隧道围岩温度实测的基础上,分析了隧道在春融期发生渗漏的原因,并根据隧道横断面上冻结线与防水层的相对位置,将春融期分为三个阶段,寒区隧道的渗漏主要发... 寒冷或严寒地区的隧道常在春融期出现渗漏并引发各种冰冻,造成隧道病害。文章在隧道围岩温度实测的基础上,分析了隧道在春融期发生渗漏的原因,并根据隧道横断面上冻结线与防水层的相对位置,将春融期分为三个阶段,寒区隧道的渗漏主要发生在冻结线位于防水层上的时段。此外,针对目前设计与施工中存在的问题,探讨了预防隧道春融期渗漏的若干措施。 展开更多
关键词 寒区隧道 春融期 隧道渗漏 原因分析 预防措施
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基于温度场时空分布特征的寒区隧道冻胀模型 被引量：35
12
作者 张玉伟 谢永利 +1 位作者 李又云 赖金星 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1625-1632,共8页
寒区隧道冻胀力随时间和隧道进深呈三维时空分布,为建立描述冻胀力时空效应的简化模型,首先以某寒区隧道温度场测试成果为基础,建立了三维温度场模型,通过Stephen公式得到围岩冻结深度变化规律,以围岩冻结深度为参数,结合冻融圈整体冻... 寒区隧道冻胀力随时间和隧道进深呈三维时空分布,为建立描述冻胀力时空效应的简化模型,首先以某寒区隧道温度场测试成果为基础,建立了三维温度场模型,通过Stephen公式得到围岩冻结深度变化规律,以围岩冻结深度为参数,结合冻融圈整体冻胀模型和风化层冻胀模型建立了新的冻胀模型。分析结果表明:围岩冻结深度受温度场影响呈三维时空分布,随隧道进深逐渐减小,随时间呈弦函数变化;考虑风化层和破碎层建立冻胀模型,当冻结深度小于风化层厚度时,冻胀力只由风化层产生,冻结深度大于风化层厚度时,冻胀力由风化层和扰动层叠加产生;冻胀力时空分布规律与围岩冻结深度变化规律一致。 展开更多
关键词 寒区隧道 温度场 冻胀模型 冻胀力 时空分布
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寒区隧道渗流场和温度场耦合问题的三维非线性分析 被引量：29
13
作者 张学富 喻文兵 刘志强 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1095-1100,共6页
根据传热学和渗流力学的基本理论,考虑冻土渗流场和温度场的耦合影响,建立冻土渗流场和温度场耦合问题的三维数学模型,应用Galerkin法进行有限元分析,并编制有限元分析程序。运用该数学模型和有限元分析程序,进行了青藏铁路昆仑山隧道DK... 根据传热学和渗流力学的基本理论,考虑冻土渗流场和温度场的耦合影响,建立冻土渗流场和温度场耦合问题的三维数学模型,应用Galerkin法进行有限元分析,并编制有限元分析程序。运用该数学模型和有限元分析程序,进行了青藏铁路昆仑山隧道DK977+578～DK977+682浅埋段的温度场以及渗流场和温度场耦合问题的三维非线性分析。分析结果表明:渗流场对隧道围岩的温度场影响较大,在寒区隧道工程设计时,应该考虑渗流场与温度场的耦合影响。 展开更多
关键词 寒区隧道 渗流场 温度场 耦合问题
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寒区隧道温度场和渗流场耦合问题的非线性分析 被引量：25
14
作者 赖远明 吴紫汪 +2 位作者 朱元林 何春雄 朱林楠 《中国科学：地球科学》 CSCD 1999年第S1期21-26,共6页
根据传热学和渗流理论导出了带相变的温度场和渗流场耦合问题的控制微分方程 ,然后应用伽辽金法导出了这一问题的有限元计算公式 ,最后给出一寒区隧道考虑渗流时的温度场算例 .算例表明渗流对隧道的冻深影响很大 ,因此在工程设计中应该... 根据传热学和渗流理论导出了带相变的温度场和渗流场耦合问题的控制微分方程 ,然后应用伽辽金法导出了这一问题的有限元计算公式 ,最后给出一寒区隧道考虑渗流时的温度场算例 .算例表明渗流对隧道的冻深影响很大 ,因此在工程设计中应该考虑渗流这一因素的影响 . 展开更多
关键词 寒区隧道 温度场 渗流场 耦合问题
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寒区隧道温度场的时空演化规律及温控措施研究 被引量：30
15
作者 周小涵 曾艳华 +1 位作者 范磊 周晓军 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期46-52,共7页
推导寒区隧道围岩—衬砌—气流的非稳态热传导的有限差分方程,通过在建寒区铁路隧道现场实测温度场与计算温度场的对比,验证数值解的准确性。结果表明:隧道贯通后,随着时间的推移,距离衬砌表面一定范围内衬砌和围岩的温度变化曲线呈正... 推导寒区隧道围岩—衬砌—气流的非稳态热传导的有限差分方程,通过在建寒区铁路隧道现场实测温度场与计算温度场的对比,验证数值解的准确性。结果表明:隧道贯通后,随着时间的推移,距离衬砌表面一定范围内衬砌和围岩的温度变化曲线呈正弦曲线,与风流温度的相同,而且越往断面径向深处,衬砌和围岩的温度变化越小,相位滞后越大;隧道二衬拱顶处的温度最高,轨面处的温度最低,各测点温度平均值与拱腰处的接近;隧道二衬温度的计算值稍低于实测的平均值,但满足工程使用精度要求;采用硬泡聚氨酯保温材料作为隔热层,可以有效提高寒区隧道衬砌和围岩的温度,且隔热层厚度为0.05m左右时工作效率最高;外贴式和中隔式保温隔热层均能起到良好的保温效果,而外贴式的保温效果更优;考虑到外贴式隔热层便于维护和更换,而中隔式保温层遇水及受挤压均易变形,因此在材料及施工工艺允许的前提下,建议寒区隧道采用外贴式保温隔热层。 展开更多
关键词 寒区隧道 温度场 周期性风温 隧道衬砌 围岩 保温隔热层
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青沙山隧道地温场测试与分析 被引量：26
16
作者 赖金星 谢永利 李群善 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期78-82,共5页
采用埋入式铂金属热敏电阻测试方法,对地处青藏高原东部的青沙山公路隧道地温场进行现场实测与分析。结果表明:隧道洞口段,当环境温度较低时,地温差值分布明显,隧道进出口段衬砌背后出现相当长时间的负温;隧道洞内段,11月至次年3月,环... 采用埋入式铂金属热敏电阻测试方法,对地处青藏高原东部的青沙山公路隧道地温场进行现场实测与分析。结果表明:隧道洞口段,当环境温度较低时,地温差值分布明显,隧道进出口段衬砌背后出现相当长时间的负温;隧道洞内段,11月至次年3月,环境温度与所测地温相差很大,4月至7月,地温不稳定,围岩内各测点的温度曲线按位置重新进行调整,低温曲线上升到最高温处,高温的曲线则到达最低温处;7月至11月,隧道进口端地温下降曲线同隧道区环境温度变化同步,而隧道出口端地温比该处隧道内环境温度滞后;在冬季,衬砌内温度始终呈现倒U型,从隧道口向隧道中间,地温是上升的,地温上升呈现进口幅度小,出口幅度大,在低温度月份进口温度稍高于出口温度,在较高温月份进口温度低于出口温度;随着围岩深度的加深,温度是增加的,浅处的温度增量要大于深处;围岩内隧道径向存在某一比较稳定的温度边界条件。 展开更多
关键词 寒区隧道 地温场 现场测试 数据分析
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多层介质寒区公路隧道保温层厚度计算的一种解析方法 被引量：27
17
作者 冯强 蒋斌松 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1879-1887,共9页
新疆天山的玉希莫勒盖隧道处于高海拔季节性冻土地区,为防止冻害的发生,需要对所需保温层厚度进行研究。针对这一问题建立计算模型,采用Laplace积分变换的方法得到了由于保温作用而没有相变发生时寒区隧道温度场的解析分析方法;通过与st... 新疆天山的玉希莫勒盖隧道处于高海拔季节性冻土地区,为防止冻害的发生,需要对所需保温层厚度进行研究。针对这一问题建立计算模型,采用Laplace积分变换的方法得到了由于保温作用而没有相变发生时寒区隧道温度场的解析分析方法;通过与stehfest方法对比分析,基于高斯正交法则和快速Fourier变换的Den Iseger方法具有更好的稳定性和准确性,采用该数值反演方法进行Laplace逆变换的求解。根据对玉希莫勒盖隧道的分析表明,保温层、衬砌与围岩中的温度都随着大气温度呈简谐振动;现场采用的5 cm厚保温层内外温差达9.63℃,不能保证该隧道围岩不发生冻胀现象;要保证其在设计年限内不发生冻胀所需要的最小保温层厚度为27 cm;通过对相关物理参数的分析表明:对流换热系数对固体介质的表面温度的最值影响较大,但对保温层厚度的影响较小;随着年平均气温的升高所需保温层的厚度越小,保证的安全年限越长,厚度也越大;随着地层温度的升高,所需保温层厚度逐渐减小;最后对年平均气温和地层温度的不同组合情况进行拟合分析,得出保温层厚度与这两因素的相关关系,可为该地区其他隧道的设计提供参考。 展开更多
关键词 寒区隧道 保温层厚度 Laplace积分变换 温度场 解析解 DEN Iseger方法
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寒冷地区隧道渗漏与冻害综合防治技术探讨 被引量：26
18
作者 崔凌秋 吕康成 +1 位作者 王潮海 崔威武 《现代隧道技术》 EI 北大核心 2005年第5期22-25,31,共5页
针对寒冷地区隧道渗漏水与冰冻产生的原因,提出了采用堵水、防水、排水、保温、供热等方法进行综合防治的技术措施。其中包括:通过注浆在拱顶围岩中形成渗透性较低的密实体;防水板选用低温性能好的材料,并在防水层敷设前尽量降低喷射混... 针对寒冷地区隧道渗漏水与冰冻产生的原因,提出了采用堵水、防水、排水、保温、供热等方法进行综合防治的技术措施。其中包括:通过注浆在拱顶围岩中形成渗透性较低的密实体;防水板选用低温性能好的材料,并在防水层敷设前尽量降低喷射混凝土表面的粗糙度,以保持防水层的长期完好性;在防水层与二次衬砌之间设排水通道,使已经穿越防水层的渗水能顺畅下排;在衬砌施工缝中采用先排后堵的可排水止水带;在衬砌下隅角背后设置保温层并使之防潮;在衬砌紧靠防水层一侧设置环向电加热带,必要时通电加热为上部渗水提供下排通道。 展开更多
关键词 寒区隧道 防渗 防冻 保温层 电热带
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寒区隧道冻胀压力的约束冻胀模型 被引量：22
19
作者 邓刚 王建宇 郑金龙 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期80-85,110,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 隧道工程 寒区隧道 约束冻胀模型 冻胀压力 衬砌刚度 结构安全度
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寒区公路隧道温度场及保温层的研究 被引量：22
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作者 郝飞 孙全胜 《现代隧道技术》 EI 北大核心 2012年第1期39-43,共5页
随着寒区公路隧道的不断增多,寒区隧道的保温问题也受到广泛重视。为了分析计算此类隧道施工过程中的温度场,验证寒区隧道保温设计的必要性,确定保温设计的经济性和有效性,文章以某市西山隧道为背景,结合东北冻土的热力性质特点,利用大... 随着寒区公路隧道的不断增多,寒区隧道的保温问题也受到广泛重视。为了分析计算此类隧道施工过程中的温度场,验证寒区隧道保温设计的必要性,确定保温设计的经济性和有效性,文章以某市西山隧道为背景,结合东北冻土的热力性质特点,利用大型有限元计算程序Ansys,对寒区隧道进行了模拟分析,并且将计算的理论数据与实际测定的数据进行对比,分析隧道开挖后围岩温度场的分布、初期支护以及二次衬砌的温度变化过程,对隧道保温效果进行评定。数据对比表明,将保温层设置在二次衬砌外侧是比较合理的,但在东北寒区,对于断面半径达7m的大断面隧道,仅使用40 mm厚的PU硬质聚氨酯泡沫板作为保温材料是不合理的。为使设计经济合理,保温材料在径向上可以采用不同的厚度。 展开更多
关键词 寒区隧道 温度场 保温隔热材料
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