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单洞四车道超大跨度公路隧道Ⅳ级围岩合理施工方法研究 被引量：2
1
作者 李合银 高景明 +3 位作者 李炎峰 荀文杰 董方方 张建刚 《中外公路》 2024年第2期220-230,共11页
为研究超大跨度公路隧道的合理施工方法,该文以连霍高速公路新疆境内小草湖至乌鲁木齐段改扩建工程杏花村1号隧道为依托,通过数值模拟方法对超大跨度公路隧道Ⅳ级围岩采用CD法、上台阶CD法和三台阶七步开挖法施工的隧道变形和支护结构... 为研究超大跨度公路隧道的合理施工方法,该文以连霍高速公路新疆境内小草湖至乌鲁木齐段改扩建工程杏花村1号隧道为依托,通过数值模拟方法对超大跨度公路隧道Ⅳ级围岩采用CD法、上台阶CD法和三台阶七步开挖法施工的隧道变形和支护结构受力情况进行分析,在变形与支护结构受力满足设计要求的前提下,考虑各施工方法的优缺点等因素,确定最合理的施工方法,通过开展现场试验分析施工方法的可行性。结果表明:①CD法、上台阶CD法和三台阶七步开挖法数值计算的隧道变形均不大于21 mm,初期支护安全系数分别为2.48、2.41、2.28,大于隧道设计细则要求的最小安全系数,变形与支护结构受力均满足设计要求;②对比3种工法的优缺点,结合隧道地质条件等因素,确定杏花村1号隧道Ⅳ级围岩最优施工方法为上台阶CD法;③根据现场测试结果,Ⅳ级围岩采用上台阶CD法施工,拱部下沉最大值为14.6 mm,周边位移最大值为15.0 mm,隧道变形控制效果较好;初期支护的最小安全系数为6.94,满足设计要求。 展开更多
关键词 隧道工程 超大跨度公路隧道 合理施工方法 CD法 上台阶CD法
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寒冷地区隧道传热特征及温度场演化规律现场试验 被引量：3
2
作者 陈建勋 赵鹏宇 +4 位作者 罗彦斌 陈丽俊 王传武 荀文杰 董体健 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期190-203,共14页
针对目前寒冷地区隧道温度场演化规律不清,首先进行年周期性的隧道传热特征分析,然后依托野鸡山隧道,开展洞外气象、埋深、围岩初始温度、材料热物性等因素影响下,隧道气温沿纵向长度以及衬砌结构和围岩温度场沿径向深度变化规律的现场... 针对目前寒冷地区隧道温度场演化规律不清,首先进行年周期性的隧道传热特征分析,然后依托野鸡山隧道,开展洞外气象、埋深、围岩初始温度、材料热物性等因素影响下,隧道气温沿纵向长度以及衬砌结构和围岩温度场沿径向深度变化规律的现场试验研究,以揭示隧道温度场演化规律。研究结果表明:野鸡山隧道主要受风墙压差影响,洞内形成由进口至出口的主导风流;随距进口距离增加,冬季洞内气温逐渐升高,年平均温度也总体上升,其沿纵向长度变化规律受隧道埋深沿纵向分布影响较大,呈与埋深相似的指数函数变化规律,年温度振幅呈指数函数降低;受空气年平均温度和围岩初始温度影响,年平均温度沿径向深度呈对数函数升高,趋近于围岩初始温度;随着径向深度增加,气温波动影响减弱,年温度振幅呈指数函数衰减,至一定深度处,如野鸡山隧道在径向14~16 m深度处,年温度振幅下降至0.05℃以下,达到围岩温度影响边界;衬砌结构或围岩导热系数越小、围岩温度影响深度越小,年平均温度沿径向深度上升越快,导温系数越小,年温度振幅衰减越快、围岩温度影响深度越小,从而影响隧道沿径向深度温度场变化规律以及围岩最大冻结深度的大小;可见寒冷地区隧道冻害防治设计应综合考虑隧道洞外气象、走向、埋深、围岩初始温度以及衬砌结构和围岩热物性。 展开更多
关键词 隧道工程 寒冷地区 现场试验 传热特征 温度场 演化规律
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寒冷地区隧道防冻保温层等效厚度计算方法误差分析 被引量：2
3
作者 赵鹏宇 黄解放 +4 位作者 陈建勋 罗彦斌 董体健 荀文杰 刘浏 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2023年第4期135-143,共9页
为分析寒冷地区隧道防冻保温层等效厚度计算方法的计算误差,考虑年周期下的隧道沿径向深度瞬态传热特性,提出了基于数值模拟计算的防冻保温层等效厚度法误差计算方法。同时采用控制变量法计算分析空气年平均温度、年温度振幅、围岩初始... 为分析寒冷地区隧道防冻保温层等效厚度计算方法的计算误差,考虑年周期下的隧道沿径向深度瞬态传热特性,提出了基于数值模拟计算的防冻保温层等效厚度法误差计算方法。同时采用控制变量法计算分析空气年平均温度、年温度振幅、围岩初始温度、围岩导热系数和导温系数5类因素对等效厚度法计算误差的影响。结果表明:在隧道衬砌表面铺设防冻保温层后,围岩温度影响深度减小,衬砌结构和围岩最大冻结深度出现时间较无防冻保温层铺设时,提前近20 d,说明防冻保温层铺设前后隧道结构内部传热状态存在差异,此外,衬砌结构和围岩内部为瞬态传热,因此效厚度法计算原理、假定条件与实际不符,计算结果存在误差;等效厚度法计算结果整体偏小,但在空气年温度振幅较小或围岩初始温度较大时,计算结果存在偏大的情况;空气年平均温度、围岩初始温度、围岩导热系数越低,空气年温度振幅、围岩导温系数越高,计算误差越大;围岩导热系数和围岩初始温度对计算误差影响较大,当围岩导热系数为2 W·(m·K)^(-1)、围岩初始温度为5℃时,计算误差分别可达1.6 cm和1.4 cm,其余参数变化所形成的计算误差均小于1 cm。 展开更多
关键词 隧道工程 寒冷地区 防冻保温层 等效厚度法 计算误差
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寒区隧道沿径向温度场变化规律及影响因素分析 被引量：1
4
作者 赵鹏宇 陈建勋 +4 位作者 罗彦斌 董体健 荀文杰 陈丽俊 王传武 《长安大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期83-94,共12页
为揭示寒区隧道衬砌结构和围岩沿径向温度场变化规律,采用控制变量法设置了21组计算工况,以年温度振幅等于0.05℃作为围岩温度影响边界确定标准,通过数值模拟计算,研究隧道衬砌结构和围岩年平均温度、年温度振幅沿径向深度变化规律,分... 为揭示寒区隧道衬砌结构和围岩沿径向温度场变化规律,采用控制变量法设置了21组计算工况,以年温度振幅等于0.05℃作为围岩温度影响边界确定标准,通过数值模拟计算,研究隧道衬砌结构和围岩年平均温度、年温度振幅沿径向深度变化规律,分析空气年平均温度、空气年温度振幅、围岩初始温度、围岩导热系数和导温系数5个因素对其影响。研究结果表明:隧道衬砌结构年平均温度和年温度振幅沿径向深度近似呈线性变化,围岩则分别呈对数函数升高和指数函数降低;衬砌结构、围岩年平均温度和空气年平均温度、围岩初始温度之间呈正线性相关,年温度振幅和空气年温度振幅也呈正线性相关,但不受围岩初始温度影响;空气年温度振幅降低,围岩温度影响边界深度减小,衬砌结构和围岩年平均温度整体上升;围岩导热系数增大,衬砌结构和围岩年平均温度整体略有升高,但空气至围岩表面年温度振幅衰减倍数明显升高,围岩年温度振幅整体减小,相应冬季围岩冻结深度减小;围岩导温系数增大,空气至围岩表面年温度振幅衰减倍数降低,围岩年温度振幅沿径向深度衰减减缓,衬砌结构和围岩年温度振幅整体较高,同时围岩温度影响边界深度增大,衬砌结构和围岩年平均温度整体减小,相应冬季围岩冻结深度增大。 展开更多
关键词 隧道工程 寒区 温度场 变化规律 影响因素 衬砌结构 围岩
原文传递
考虑衬砌渐变劣化的寒区隧道承载性能演化规律
5
作者 陈建勋 荀文杰 +2 位作者 赵鹏宇 罗彦斌 陈丽俊 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期1678-1690,共13页
隧道衬砌结构沿径向深度存在温度变化差异,使其在冻融循环作用下沿径向发生不同程度的连续渐变劣化。为揭示衬砌结构渐变劣化对寒区隧道承载性能的影响,本文以羊八井2号隧道为工程依托,通过现场气温测试,结合隧道温度场和结构应力数值... 隧道衬砌结构沿径向深度存在温度变化差异,使其在冻融循环作用下沿径向发生不同程度的连续渐变劣化。为揭示衬砌结构渐变劣化对寒区隧道承载性能的影响,本文以羊八井2号隧道为工程依托,通过现场气温测试,结合隧道温度场和结构应力数值模拟计算,研究考虑衬砌结构渐变劣化的寒区隧道承载性能演化规律。结果表明:在每年170次的正负气温反复作用下,隧道衬砌表面经历约11次等效室内冻融循环;随着径向深度增加,衬砌经历的冻融循环次数呈指数函数降低,衬砌混凝土抗压强度和弹性模量沿径向深度呈指数函数连续渐变劣化,并主要集中在距衬砌表面35 cm深度范围内;在渐变劣化情况下,拱顶随服役年数增加,偏心距逐渐增大,受压区高度减小,呈大偏心受压,衬砌安全系数下降速率大,承载性能劣化严重,全截面劣化相反,拱顶由大偏心受压逐渐转变为小偏心受压,安全系数下降慢,承载性能劣化较轻;其余位置在两种劣化情况下衬砌承载性能变化基本相同;在隧道衬砌结构长期耐久性设计时,拱顶应考虑混凝土沿径向渐变劣化。 展开更多
关键词 隧道工程 寒冷地区 冻融循环 渐变劣化 安全系数 承载性能
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