亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        寒區(qū)隧道洞口段力學(xué)特性模型試驗(yàn)研究

        2020-12-07 11:59:46葛志翔劉志強(qiáng)王建民
        鐵道建筑 2020年11期
        關(guān)鍵詞:圍巖

        葛志翔 劉志強(qiáng) 王建民

        (1.中鐵橋隧技術(shù)有限公司,南京 210000;2.蘭州交通大學(xué) 土木工程學(xué)院,蘭州 730000;3.杭州市交通管理服務(wù)中心,杭州 310000)

        由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要,在高緯度和高海拔地區(qū)修建公路和鐵路隧道已不可避免。凍脹會(huì)影響寒區(qū)隧道建設(shè)和安全運(yùn)營(yíng)。目前,大多數(shù)的工程設(shè)計(jì)采用類比法,設(shè)計(jì)參數(shù)不明確,相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)范比較籠統(tǒng),導(dǎo)致設(shè)計(jì)值和實(shí)際情況有偏差。為了防止隧道凍害的發(fā)生,需要了解隧道在凍脹作用下的力學(xué)特性,并提出有效的防護(hù)措施。洞口段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要區(qū)別于洞身,這樣才能保證洞口段結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

        關(guān)于隧道凍脹力,我國(guó)學(xué)者已開展廣泛研究。丁敏[1]建立了溫度場(chǎng)-應(yīng)力場(chǎng)耦合二維數(shù)學(xué)模型,分析發(fā)現(xiàn)應(yīng)力場(chǎng)受溫度影響較大。顧博淵等[2]結(jié)合寒區(qū)隧道已有成果,分析了凍脹力的大小和分布規(guī)律。耿珂[3]通過溫度場(chǎng)-應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值計(jì)算,分析了阿拉坦隧道結(jié)構(gòu)安全性??涤浪龋?]運(yùn)用應(yīng)變片法測(cè)試飽和及干燥巖樣的低溫應(yīng)變特征,得出巖石凍脹變形規(guī)律。黃繼輝等[5]推導(dǎo)了考慮圍巖不均勻凍脹的寒區(qū)隧道凍脹力解析解。王柱等[6]建立了高寒凍融環(huán)境下時(shí)空預(yù)測(cè)模型,得出保溫層能有效改善混凝土的凍融環(huán)境。張玉偉等[7]提出凍脹力簡(jiǎn)化測(cè)試方法并研發(fā)出溫度場(chǎng)—凍脹力同步測(cè)試系統(tǒng)。覃愛民等[8]基于Mohr?Coulomb屈服準(zhǔn)則確定了圍巖塑性區(qū)范圍,并推導(dǎo)了凍脹力和圍巖應(yīng)力的彈塑性顯式解析解。左清軍等[9]通過數(shù)值模擬分析得出高地應(yīng)力圍巖的變形量與隧道洞徑、圍巖的側(cè)壓力系數(shù)、隧道埋深和圍巖的力學(xué)參數(shù)密切相關(guān)。

        青海典型隧道進(jìn)口段最低氣溫-15 ℃,洞口段水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜。為進(jìn)一步了解隧道洞口段結(jié)構(gòu)受力特性,以洞口段為原型進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn),對(duì)凍脹作用下襯砌應(yīng)力進(jìn)行分析,并采用數(shù)值模擬方法對(duì)凍結(jié)過程進(jìn)行溫度場(chǎng)-應(yīng)力場(chǎng)耦合計(jì)算。

        1 室內(nèi)模型試驗(yàn)

        1.1 相似比及邊界條件

        隧道洞門為端墻式,以圓形隧道為例開展模型試驗(yàn)研究。幾何相似比取1∶50,襯砌厚度5 mm,襯砌兩邊圍巖長(zhǎng)度275 mm,模型尺寸見圖1。圍巖等級(jí)?、跫?jí),邊坡坡率為1∶0.5,坡長(zhǎng)200 mm,坡高100 mm。將-15 ℃溫度荷載施加于模型左右兩側(cè)、底面和后面,前面和上面為常溫。

        圖1 縮尺模型(單位:mm)

        1.2 測(cè)試內(nèi)容及測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

        試驗(yàn)選擇A,B 兩個(gè)測(cè)試斷面,斷面A,B 分別距離洞口300,700 mm。根據(jù)對(duì)稱性原則溫度和應(yīng)變傳感器只布置在一側(cè)。在2 個(gè)測(cè)試斷面布置溫度傳感器,在仰拱下方6,12 cm,在邊墻一側(cè)6,12,18 cm,拱頂上方6,12 cm 處各布設(shè)1個(gè)溫度測(cè)點(diǎn),如圖2所示。襯砌內(nèi)側(cè)粘貼應(yīng)變片用于測(cè)量襯砌切向和徑向應(yīng)變(編號(hào)為 1#—5#)。

        圖2 溫度測(cè)點(diǎn)和應(yīng)變片布置(單位:cm)

        1.3 模型制作

        模型圍巖采用西北有代表性的黃土制作。首先進(jìn)行初始含水率的測(cè)量,然后配制所需要的含水率。采用有機(jī)玻璃制作圓形隧道襯砌,隧道內(nèi)徑14 cm,外徑15 cm,并在指定位置粘貼好應(yīng)變片。端墻式隧道洞門采用厚1 cm的有機(jī)玻璃將襯砌與洞門粘貼牢固。

        采用分層填土的方式進(jìn)行圍巖回填,填土至預(yù)設(shè)高度時(shí)埋設(shè)傳感器和襯砌,然后按壓實(shí)度95%進(jìn)行壓實(shí),最后按規(guī)定做好邊坡。試驗(yàn)?zāi)P鸵妶D3。

        圖3 試驗(yàn)?zāi)P?/p>

        1.4 試驗(yàn)步驟

        圍巖含水率分別取16%和18%。當(dāng)模型制作完成并連接好設(shè)備后,先進(jìn)行圍巖含水率16%試驗(yàn),測(cè)出初始圍巖溫度約8 ℃。按設(shè)定溫度-15 ℃降溫80 h后斷開電源。圍巖融化72 h 后再進(jìn)行圍巖含水率18%試驗(yàn)。

        2 試驗(yàn)結(jié)果

        2.1 溫度場(chǎng)

        凍結(jié)過程中2 種含水率圍巖溫度變化規(guī)律相似,隨著含水率的增大,圍巖溫度下降速率略有加快。

        圍巖含水率18%時(shí)各測(cè)點(diǎn)溫度變化曲線見圖4。可見:試驗(yàn)開始5 h,模型內(nèi)部各測(cè)點(diǎn)的溫度在5 ℃左右;試驗(yàn)進(jìn)行到25 h,測(cè)點(diǎn)T1—T5 溫度基本上達(dá)0 ℃以下;從25 h 至45 h,測(cè)點(diǎn)T1—T7 溫度下降得較為顯著;45 h 以后溫度降低速率減慢并逐漸趨于穩(wěn)定。測(cè)點(diǎn)T2 和T5 距溫度加載位置近,溫度下降速率較快,其他測(cè)點(diǎn)溫度下降速率慢,測(cè)點(diǎn)T6和T7下降最慢。

        圖4 各測(cè)點(diǎn)溫度變化曲線

        2.2 襯砌應(yīng)力

        根據(jù)襯砌變形穩(wěn)定后的應(yīng)變值,繪制2 種含水率下測(cè)試斷面襯砌應(yīng)力分布圖(圖5)。其中,拉應(yīng)力為正。

        圖5 不同含水率下測(cè)試斷面襯砌應(yīng)力分布(單位:kPa)

        從圖5(a)和圖5(b)可以看出:①不同含水率下2 個(gè)測(cè)試斷面襯砌切向應(yīng)力變化規(guī)律基本相同,含水率由16%增至18%,斷面A 和B 襯砌切向應(yīng)力均增大約7.6%~10.0%。②測(cè)試斷面A 和B 仰拱處的切向應(yīng)力最大,拱頂略小于仰拱,拱腰次之,邊墻最小且為壓應(yīng)力。

        從圖5(c)和圖5(d)可以看出:①2 個(gè)測(cè)試斷面襯砌徑向應(yīng)力變化規(guī)律相似,含水率由16%增至18%,斷面A 和B 襯砌徑向應(yīng)力增加約8.1%~11.4%。②測(cè)試斷面襯砌各部位的徑向應(yīng)力均為壓應(yīng)力,由大到小為邊墻、拱腰、墻腳、拱頂、仰拱。

        3 數(shù)值模擬

        3.1 參數(shù)確定

        為了驗(yàn)證模型試驗(yàn)結(jié)果,利用ANSYS有限元軟件對(duì)寒區(qū)隧道洞口段進(jìn)行熱-力耦合分析??紤]黃土導(dǎo)熱系數(shù)與凍結(jié)溫度的關(guān)系[10],及含水率對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容的影響[11],最終確定圍巖熱參數(shù)。

        有限元分析時(shí)襯砌密度為1 190 kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為0.19 w/(m·K),比熱容為1 650 J/(kg·℃)。圍巖熱參數(shù)見表1。襯砌和圍巖力學(xué)參數(shù)見表2,括號(hào)中數(shù)據(jù)為含水率。

        表1 圍巖熱參數(shù)

        表2 襯砌和圍巖力學(xué)參數(shù)

        3.2 計(jì)算結(jié)果與分析

        襯砌切向和徑向應(yīng)力云圖見圖6。

        圖6 襯砌應(yīng)力云圖(單位:Pa)

        從圖6(a)和圖6(b)可以看出:①切向應(yīng)力在邊墻附近為壓應(yīng)力,其他部位為拉應(yīng)力,模型試驗(yàn)結(jié)果與之吻合。②圍巖含水率從16%增至18%,斷面A 和B切向應(yīng)力增加約9.7%~12.5%。

        從圖6(c)和圖6(d)可以看出:①襯砌徑向受壓應(yīng)力作用,且最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在邊墻,邊墻至仰拱、邊墻至拱頂應(yīng)力逐漸減小,模型試驗(yàn)斷面A 和斷面B 應(yīng)力分布與數(shù)值計(jì)算結(jié)果吻合。②含水率從16%增至18%,襯砌斷面A 和斷面B 徑向應(yīng)力增加約10.4%~13.2%。

        數(shù)值計(jì)算與模型試驗(yàn)結(jié)果存在一定的誤差,原因是制作模型的材料不是完全剛性的,二者的邊界條件無法達(dá)到完全相同。在凍脹過程中材料存在一定的變形,導(dǎo)致應(yīng)力部分損失。

        4 結(jié)論

        1)圍巖含水率從16%增至18%,圍巖溫度降低速率加快。2 種含水率下圍巖溫度變化規(guī)律相似,25 h至45 h 溫度快速下降,45 h 后溫度緩慢下降并趨于穩(wěn)定。

        2)模型試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算的襯砌應(yīng)力分布規(guī)律相似。圍巖含水率從16%增至18%時(shí),襯砌切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力均增大,切向應(yīng)力最大值出現(xiàn)在仰拱,徑向應(yīng)力最大值出現(xiàn)在邊墻。

        猜你喜歡
        圍巖
        軟弱圍巖鐵路隧道超前預(yù)加固適用性研究
        隧道開挖圍巖穩(wěn)定性分析
        軟弱破碎圍巖隧道初期支護(hù)大變形治理技術(shù)
        江西建材(2018年4期)2018-04-10 12:37:22
        不同水平應(yīng)力下深部回采巷道圍巖變形破壞特征
        深部沿空巷道圍巖主應(yīng)力差演化規(guī)律與控制
        復(fù)雜巖層大斷面硐室群圍巖破壞機(jī)理及控制
        滑動(dòng)構(gòu)造帶大斷面弱膠結(jié)圍巖控制技術(shù)
        山西煤炭(2015年4期)2015-12-20 11:36:18
        采空側(cè)巷道圍巖加固與巷道底臌的防治
        地面荷載及圍巖自重作用下淺埋隧道的圍巖應(yīng)力解
        考慮中主應(yīng)力后對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響
        人人妻人人澡人人爽人人精品浪潮| 亚洲乱精品中文字字幕| 日本在线观看一区二区三区视频| 亚洲av综合国产av日韩| 老妇女性较大毛片| 人妻熟妇乱系列| 18禁成人免费av大片一区| 91超精品碰国产在线观看| 久久99久久99精品中文字幕| 亚洲AV无码久久久一区二不卡 | 亚洲精品电影院| 韩国19禁无遮挡啪啪无码网站| 任你躁欧美一级在线精品免费| 日本免费一区二区精品| 免费不卡无码av在线观看| 欧美第一黄网免费网站| 亚洲国产福利成人一区二区| 国产成人精品一区二区不卡| 国产尤物精品视频| 黄 色 人 成 网 站 免 费| 免费在线观看蜜桃视频| 91久久综合精品久久久综合| 性色做爰片在线观看ww| 伊人久久大香线蕉在观看| 视频一区中文字幕日韩| 亚洲欧洲国产码专区在线观看| 永久免费av无码网站性色av | 人禽无码视频在线观看| 亚洲天堂中文字幕君一二三四| 亚州终合人妖一区二区三区| 色综合视频一区中文字幕| 亚洲中文字幕无码卡通动漫野外| 国产免费精品一品二区三| 免费网站内射红桃视频| 国产内射合集颜射| 日本二区三区视频免费观看| 最近免费中文字幕中文高清6 | 日本亚洲色大成网站www久久| 日产精品一区二区三区| 精品亚洲一区二区三洲| 国产免费拔擦拔擦8x高清在线人|