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季节性冻土隧道冻害机理分析及防冻探索

现代隧道技术 2018年第2期55卷 44-50页

作者：魏星星郑波王仁杰中国铁道科学研究院北京100081 中铁西南科学研究院有限公司成都611731

在季节性冻土地区,新建隧道受温度、水、空隙等外界条件的影响,会在衬砌与围岩之间形成冻融圈。随着季节的变化,冻融圈在衬砌与围岩的约束下产生冻胀力,造成衬砌受损开裂,进而引发冻害。虽然我国学者针对冻胀机理与冻害影响因素进行了... 详细信息

在季节性冻土地区,新建隧道受温度、水、空隙等外界条件的影响,会在衬砌与围岩之间形成冻融圈。随着季节的变化,冻融圈在衬砌与围岩的约束下产生冻胀力,造成衬砌受损开裂,进而引发冻害。虽然我国学者针对冻胀机理与冻害影响因素进行了多年研究,完善了3种冻胀学说,并从微观和宏观层面提出多种防冻措施,但冻害问题仍然层出不穷。文章通过总结国内外季节性冻土地区隧道冻害现象、冻害机理及防冻措施,从温度、水、空隙等冻害必要条件出发,提出寒区隧道防冻减灾建议,以期对日后季节性冻土地区隧道的建设提供帮助。

关键词：季节性冻土隧道冻害现象冻害机理防冻措施

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寒区铁路隧道冻害机理及整治技术阐述

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2022年第3期 179-181页

作者：王孝荣中铁十五局沈白铁路吉林段4标项目部吉林通化134100

寒区铁路隧道的施工内容较多,在实际的施工管理中,寒区铁路的隧道容易受到周围环境中的气压、自然风以及列车活塞风等影响,导致隧道内部的为年度和外部的温度差异显著。此外,当季节变化,冻融交替时候,高寒铁路隧道十分容易诱发结构渗漏... 详细信息

寒区铁路隧道的施工内容较多,在实际的施工管理中,寒区铁路的隧道容易受到周围环境中的气压、自然风以及列车活塞风等影响,导致隧道内部的为年度和外部的温度差异显著。此外,当季节变化,冻融交替时候,高寒铁路隧道十分容易诱发结构渗漏水和拱墙挂冰、隧道积水等问题,或者因为冻胀性围岩的影响,衬砌开裂的问题十分常见,对我国的寒区隧道运营造成极大的影响。故此,现有寒区铁路隧道施工要结合实际的施工环境做好防冻害从护理。本文针对我国寒区铁路隧道的关键技术进行分析,针对隧道的抗防冻设计和施工、运维等技术进行系统性研究,希望能够为隧道抗防冻工程的规范化建设奠定基础。

关键词：寒区铁路隧道冻害机理整治技术

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考虑太阳辐射的寒区混凝土衬砌渠道冻害机理

长江科学院院报 2016年第6期33卷 41-46,52页

作者：杨晓松杨保存王正中贺兴宏塔里木大学水利与建筑工程学院新疆阿拉尔843300 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

针对太阳辐射作用下季节冻土区渠道衬砌冻害机理研究的局限性,从气象参数的角度,考虑辐射、气温、风速等实际环境因素,结合原型观测资料,通过建立非稳态相变温度场有限元模型,对靖会总干渠混凝土衬砌渠道东西走向段渠坡冻结期热状况及... 详细信息

针对太阳辐射作用下季节冻土区渠道衬砌冻害机理研究的局限性,从气象参数的角度,考虑辐射、气温、风速等实际环境因素,结合原型观测资料,通过建立非稳态相变温度场有限元模型,对靖会总干渠混凝土衬砌渠道东西走向段渠坡冻结期热状况及其与吸收的太阳辐射能之间的关系进行分析。结果表明:渠基温度场的横向不对称不均匀分布是季节冻土区渠道冻害的主要原因;渠坡日平均日照时长和日平均辐射总量呈横向不对称不均匀分布;阴、阳坡渠基浅层(衬砌板下0.4 m)平均温差与坡板平均太阳辐射量差呈多项式关系;渠基最大温差与深度呈线性关系;太阳辐射吸收系数对渠基热交换影响较大,阴、阳坡板表面最大温差随着吸收系数的增大而线性增加;吸收系数由0.65增加至0.8时,阴、阳坡冻深分别减少25%和37%。

关键词：太阳辐射混凝土衬砌渠道气象参数阴、阳坡横向不对称冻害机理

冰雪灾害后中原阁楼建筑空间环境冻害机理分析

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灾害学 2020年第4期35卷 99-102页

作者：史青菁白春赵娟谢长群商丘学院建筑与土木工程学院河南商丘467000 许昌学院土木工程学院河南许昌461000

建筑冻害是冰雪灾害的衍生灾害之一,为了降低其对建筑带来的损害,以中原阁楼建筑为例,对冰雪灾害给建筑空间环境产生的冻害机理进行分析。以中原阁楼建筑结构为基础,搭建建筑空间环境模型。在该模型下模拟演化冰雪灾害的冻害过程,并分... 详细信息

建筑冻害是冰雪灾害的衍生灾害之一,为了降低其对建筑带来的损害,以中原阁楼建筑为例,对冰雪灾害给建筑空间环境产生的冻害机理进行分析。以中原阁楼建筑结构为基础,搭建建筑空间环境模型。在该模型下模拟演化冰雪灾害的冻害过程,并分析建筑冻害的具体表现。在温度和湿度影响下,分析中原阁楼建筑空间环境的冻胀力变化和力学性质变化,得出阁楼建筑冻害机理的分析结果,并通过将分析结果应用到实际建筑修复工作当中,通过修复率,验证冰雪灾害后中原阁楼建筑空间环境冻害情况。

关键词：冰雪灾害阁楼建筑建筑空间环境冻害机理环境模型冻胀力力学性质

试论混凝土冻害机理——静水压与渗透压的作用

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混凝土与水泥制品 1989年第5期 8-11页

作者：李天瑗湖南大学

本文运用物理化学的基本原理,分析了引起混凝土冻害的静水压和渗透压的产生原因与大小,探讨了静水压和渗透压对混凝土的破坏作用,指出理论分析和实例都验证了巨大的静水压的存在,是引起混凝土冻害的最主要原因。

关键词：混凝土冻害机理静水压渗透压

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寒区岩石隧道冻害机理及防治研究

地下空间与工程学报 2007年第Z2期3卷 1484-1489页

作者：田俊峰杨更社刘慧西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054

冻害是寒区隧道常见的工程病害,造成冻害的原因很多,其中冻胀力是寒区隧道冻害发生的主要原因。因此,在寒区隧道的研究中,要避免和减轻寒区隧道工程中冻害的发生,最关键的问题是研究冻胀力的发生、发展以及怎样预防或消减冻胀力,对寒区... 详细信息

冻害是寒区隧道常见的工程病害,造成冻害的原因很多,其中冻胀力是寒区隧道冻害发生的主要原因。因此,在寒区隧道的研究中,要避免和减轻寒区隧道工程中冻害的发生,最关键的问题是研究冻胀力的发生、发展以及怎样预防或消减冻胀力,对寒区隧道的冻害机理及防治方法进行了系统的研究。提出了冻胀现象产生必须同时满足的三个条件:有能使水结成冰的足够低的温度、衬砌必须提供阻止水体结冰膨胀变形足够的刚度、有足够的水源,并由此提出防治冻害的研究方向即采取措施使三项条件有一条不满足即可有效地防止冻害。利用ANSYS有限元对寒区隧道冻胀力进行了数值模拟,通过对理论计算结果和数值模拟结果的比较分析,提出寒区隧道冻胀力的基本防治措施,对寒区岩石隧道工程的设计和施工具有指导意义。

关键词：岩石隧道冻害机理防治研究

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寒区隧道防冻技术探究

科技与创新 2024年第9期 107-109页

作者：李鹏中交路桥南方工程有限公司北京101100

在隧道建设快速发展的背景下,寒区隧道数量不断增加,其中防冻技术是其研究内容的关键部分。寒区隧道防冻技术有很大的应用前景,且对寒区隧道建设的发展起着至关重要的作用。在分析寒区隧道冻害机理的基础上提出了防冻措施,不同防冻措施... 详细信息

在隧道建设快速发展的背景下,寒区隧道数量不断增加,其中防冻技术是其研究内容的关键部分。寒区隧道防冻技术有很大的应用前景,且对寒区隧道建设的发展起着至关重要的作用。在分析寒区隧道冻害机理的基础上提出了防冻措施,不同防冻措施的使用条件不同,应根据隧道具体情况采用不同的防冻措施,同时也要考虑经济等其他因素。

关键词：寒区隧道防冻技术冻害机理围岩

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寒区隧道冻害形成机理与防治对策研究

寒区隧道冻害形成机理与防治对策研究

作者：姚伟重庆交通大学

学位级别：硕士

本文以藏东地区珠角拉山寒区隧道工程为依托,在参考国内外有关文献的基础上,对寒区隧道温度场、冻胀力进行了计算和分析。模拟分析隧道温度的动态分布规律及其影响因素;研究分析了寒区隧道温度场与应力场的耦合关系,得出冻胀力的分布规... 详细信息

本文以藏东地区珠角拉山寒区隧道工程为依托,在参考国内外有关文献的基础上,对寒区隧道温度场、冻胀力进行了计算和分析。模拟分析隧道温度的动态分布规律及其影响因素;研究分析了寒区隧道温度场与应力场的耦合关系,得出冻胀力的分布规律;对寒区隧道冻害现象及冻害机理进行了分析,并提出了相应的预防对策与治理措施。主要结论如下:①寒区隧道温度沿进深大致呈抛物线型分布,寒冷季节,洞口温度低,中间温度高;暖季相反,中间段温度低,进出口温度高。同一断面的隧道初始温度场,隧道拱顶的围岩温度最高,沿边墙逐渐减小,到仰拱底达到最低。隧道围岩的最小最大冻融范围应该在隧道拱顶和仰拱底处,其他位置围岩的冻融范围介于拱顶围岩和仰拱底围岩之间。②隧道洞口段围岩温度总体上向壁后随深度的增加而呈非线性增长的总体变化态势。二次衬砌混凝土和保温层厚度的增加,都可以明显减小其洞口段围岩的冻结深度;而隧道支护结构混凝土导热性能的变化对围岩冻结深度的影响则不甚明显。③在考虑冻胀力、围岩冻土的弹塑性以及隧道围岩的冻融变化耦合影响后,隧道的压力和位移都有所变化,由于衬砌结构刚度大,所以隧道衬砌结构的应力变化幅度较大;在设置保温层后,寒区隧道的拉应力和压应力都有所减小,同时除仰拱向上位移外,隧道围岩的位移都有所减小。④围岩的冻融循环是造成隧道衬砌失稳破坏的基本因素,而隧道围岩在冻胀过程中的水分迁移增强了冻胀的破坏性。根据冻胀作用机理和水体尺度的不同,隧道衬砌的冻胀现象分为微观冻胀、细观冻胀和宏观冻胀等三类。导致寒冷地区公路隧道冻害发生的原因可以总结为两个基本因素,即低温和适量的水。提高衬砌混凝土的抗渗抗冻能力,对隧道采取保温或供热措施是防治寒区隧道冻害的有效措施。

关键词：寒区隧道围岩温度场影响因素冻胀力冻害机理防治措施

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鸡鸣驿隧道冻害机理及处治措施研究

鸡鸣驿隧道冻害机理及处治措施研究

作者：李万宝西南交通大学

学位级别：硕士

本文以大准铁路鸡鸣驿隧道为依托,在参考国内外隧道冻害相关文献的基础上,对隧址区进行现场调查以及区域资料查询。根据隧址区的基本工程地质条件,主要对其气象条件、水文条件进行总结分析,并进行相关实验研究。同时对隧道冻害类型进行... 详细信息

本文以大准铁路鸡鸣驿隧道为依托,在参考国内外隧道冻害相关文献的基础上,对隧址区进行现场调查以及区域资料查询。根据隧址区的基本工程地质条件,主要对其气象条件、水文条件进行总结分析,并进行相关实验研究。同时对隧道冻害类型进行归纳总结,统计出隧址区主要冻害类型以及冻害严重路段,并进行分析。最后结合鸡鸣驿隧道实际情况,提出了相应的冻害治理措施建议。主要结论如下：1、隧址区冻害情况与秋冬季节交替之间的降雨量有关,降雨量越大,冻结深度越深。在冬季,冻结深度达到稳定时,冻结深度与光照时间有关,光照时间增长,冻结深度变浅。隧道纵向冻结情况与隧址区主要风向有关,由于隧址区主要风向为西南风至西北风之间,隧道走向为NWW。在冬季,由于风吹作用将洞外低温吹入隧道内,进一步降低了隧道内温度,使得冻害更为严重。2、隧址区地下水主要来自于大气降水补给,与东北侧山脊补给无关。由于在隧址区北侧鸡鸣驿车站附近发育有较大冲沟,东北侧山脊地下水补给在此处被阻断,东北侧山脊地下水不能对隧址区进行补给。而大气降水一部分通过地表冲沟径流排泄,一部分通过地下岩体裂隙下渗至隧道平面,在隧道衬砌背后聚集,温度降低,造成衬砌冻胀破坏。3、隧道内K170+200～K170+350、K170+462～K170+732段,岩体风化程度较高,岩体较为破碎,地表水在向下渗流过程中,通过岩体裂隙向K170+462～K170+732段进行地下径流,经K170+200-K170+350段向进口处径流排泄,由于此两段均存在地层风化界线“凹陷”情况,部分地下水在此处汇聚,为隧道内冻害提供物质条件。4、结合鸡鸣驿隧道的冻害情况,重点对K170+200～K170+350、K170+462～K170+732段进行冻害整治,主要包括地表截水防渗、地下排水防冻,衬砌补裂防渗、围岩排水注浆以及对衬砌、排水沟施加保温层等方面,力求做到隧道冻害治理的彻底、完全。

关键词：鸡鸣驿隧道冻害机理影响因素防治措施