寒区隧道建设和运营期间存在冻害问题，严重威胁隧道结构安全与行车安全，而解决冻害问题时需确定隧道温度场分布规律及围岩受冻害范围，其中围岩内随机裂隙分布与裂隙内水冰相变作用是影响二者的重要因素。通过在键型近场动力学热传导方程中引入热焓，构建同时考虑裂隙和水冰相变作用的数值模型，刻画围岩裂隙内发生水冰相变时能量转化过程，依托均质寒区隧道解析解和单裂隙岩体COMSOL数值解验证模型准确性。基于蒙特卡罗算法引入随机裂隙，分析不同裂隙参数对温度传导的影响，以新疆玉希莫勒盖隧道为例，结合现场温度监测数据试算出模型围岩随机裂隙参数，研究冻融条件下寒区隧道温度场规律。结果表明，通过与理论解和数值解对比，证明本模型能有效解决水冰相变问题并能确定相变界面位置；不考虑水分迁移条件下，裂隙对温度传导具有阻碍作用，且随裂隙密度、长度、开度等参数增大，阻碍作用增强，影响程度为裂隙密度>裂隙长度>裂隙开度，而裂隙角度对温度传导没有影响；新疆玉希莫勒盖隧道周边围岩温度和冻结深度均呈周期性变化，且随冻融循环周期次数增加，隧道周边围岩温度呈降低趋势，平均冻结深度呈增大趋势，同时能确定不同时间下围岩受冻害范围及变...
寒区隧道建设和运营期间存在冻害问题，严重威胁隧道结构安全与行车安全，而解决冻害问题时需确定隧道温度场分布规律及围岩受冻害范围，其中围岩内随机裂隙分布与裂隙内水冰相变作用是影响二者的重要因素。通过在键型近场动力学热传导方程中引入热焓，构建同时考虑裂隙和水冰相变作用的数值模型，刻画围岩裂隙内发生水冰相变时能量转化过程，依托均质寒区隧道解析解和单裂隙岩体COMSOL数值解验证模型准确性。基于蒙特卡罗算法引入随机裂隙，分析不同裂隙参数对温度传导的影响，以新疆玉希莫勒盖隧道为例，结合现场温度监测数据试算出模型围岩随机裂隙参数，研究冻融条件下寒区隧道温度场规律。结果表明，通过与理论解和数值解对比，证明本模型能有效解决水冰相变问题并能确定相变界面位置；不考虑水分迁移条件下，裂隙对温度传导具有阻碍作用，且随裂隙密度、长度、开度等参数增大，阻碍作用增强，影响程度为裂隙密度>裂隙长度>裂隙开度，而裂隙角度对温度传导没有影响；新疆玉希莫勒盖隧道周边围岩温度和冻结深度均呈周期性变化，且随冻融循环周期次数增加，隧道周边围岩温度呈降低趋势，平均冻结深度呈增大趋势，同时能确定不同时间下围岩受冻害范围及变...
寒区隧道建设和运营期间存在冻害问题，严重威胁隧道结构安全与行车安全，而解决冻害问题时需确定隧道温度场分布规律及围岩受冻害范围，其中围岩内随机裂隙分布与裂隙内水冰相变作用是影响二者的重要因素。通过在键型近场动力学热传导方程中引入热焓，构建同时考虑裂隙和水冰相变作用的数值模型，刻画围岩裂隙内发生水冰相变时能量转化过程，依托均质寒区隧道解析解和单裂隙岩体COMSOL数值解验证模型准确性。基于蒙特卡罗算法引入随机裂隙，分析不同裂隙参数对温度传导的影响，以新疆玉希莫勒盖隧道为例，结合现场温度监测数据试算出模型围岩随机裂隙参数，研究冻融条件下寒区隧道温度场规律。结果表明，通过与理论解和数值解对比，证明本模型能有效解决水冰相变问题并能确定相变界面位置；不考虑水分迁移条件下，裂隙对温度传导具有阻碍作用，且随裂隙密度、长度、开度等参数增大，阻碍作用增强，影响程度为裂隙密度>裂隙长度>裂隙开度，而裂隙角度对温度传导没有影响；新疆玉希莫勒盖隧道周边围岩温度和冻结深度均呈周期性变化，且随冻融循环周期次数增加，隧道周边围岩温度呈降低趋势，平均冻结深度呈增大趋势，同时能确定不同时间下围岩受冻害范围及变...
寒区隧道建设和运营期间存在冻害问题，严重威胁隧道结构安全与行车安全，而解决冻害问题时需确定隧道温度场分布规律及围岩受冻害范围，其中围岩内随机裂隙分布与裂隙内水冰相变作用是影响二者的重要因素。通过在键型近场动力学热传导方程中引入热焓，构建同时考虑裂隙和水冰相变作用的数值模型，刻画围岩裂隙内发生水冰相变时能量转化过程，依托均质寒区隧道解析解和单裂隙岩体COMSOL数值解验证模型准确性。基于蒙特卡罗算法引入随机裂隙，分析不同裂隙参数对温度传导的影响，以新疆玉希莫勒盖隧道为例，结合现场温度监测数据试算出模型围岩随机裂隙参数，研究冻融条件下寒区隧道温度场规律。结果表明，通过与理论解和数值解对比，证明本模型能有效解决水冰相变问题并能确定相变界面位置；不考虑水分迁移条件下，裂隙对温度传导具有阻碍作用，且随裂隙密度、长度、开度等参数增大，阻碍作用增强，影响程度为裂隙密度>裂隙长度>裂隙开度，而裂隙角度对温度传导没有影响；新疆玉希莫勒盖隧道周边围岩温度和冻结深度均呈周期性变化，且随冻融循环周期次数增加，隧道周边围岩温度呈降低趋势，平均冻结深度呈增大趋势，同时能确定不同时间下围岩受冻害范围及变...
研究目的:为进一步研究围岩和衬砌结构的冻胀力,以2022年冬奥会重大交通保障项目金家庄特长螺旋隧道为依托,通过现场实测、室内试验和COMSOL数值模拟相结合的方法,探究考虑随机裂隙条件下,孔隙率、渗透率、随机裂隙孔径和模型下边界水头对冻胀力量值和分布规律的影响。研究结论:(1)衬砌结构的最大拉、压应力随孔隙率的增大而增大,随渗透率、随机裂隙孔径和下边界水头的增大而减小;(2)衬砌内、外边缘的第一主应力在拱腰处最大,内边缘第三主应力最大值位于拱脚处,而外边缘第三主应力量值由拱顶到仰拱逐渐降低;(3)围岩最大拉、压应力随着孔隙率和下边界水头的增大而增大,随着渗透率和随机裂隙孔径的增大而减小;(4)拱顶截线A的主应力量值及变化范围随孔隙率的增大而增大,随渗透率、随机裂隙孔径和下边界水头的增大而减小;(5)本研究结果可为寒区隧道冻胀力的量值大小和分布规律研究提供借鉴参考。
研究目的:为进一步研究围岩和衬砌结构的冻胀力,以2022年冬奥会重大交通保障项目金家庄特长螺旋隧道为依托,通过现场实测、室内试验和COMSOL数值模拟相结合的方法,探究考虑随机裂隙条件下,孔隙率、渗透率、随机裂隙孔径和模型下边界水头对冻胀力量值和分布规律的影响。研究结论:(1)衬砌结构的最大拉、压应力随孔隙率的增大而增大,随渗透率、随机裂隙孔径和下边界水头的增大而减小;(2)衬砌内、外边缘的第一主应力在拱腰处最大,内边缘第三主应力最大值位于拱脚处,而外边缘第三主应力量值由拱顶到仰拱逐渐降低;(3)围岩最大拉、压应力随着孔隙率和下边界水头的增大而增大,随着渗透率和随机裂隙孔径的增大而减小;(4)拱顶截线A的主应力量值及变化范围随孔隙率的增大而增大,随渗透率、随机裂隙孔径和下边界水头的增大而减小;(5)本研究结果可为寒区隧道冻胀力的量值大小和分布规律研究提供借鉴参考。
研究目的:为进一步研究围岩和衬砌结构的冻胀力,以2022年冬奥会重大交通保障项目金家庄特长螺旋隧道为依托,通过现场实测、室内试验和COMSOL数值模拟相结合的方法,探究考虑随机裂隙条件下,孔隙率、渗透率、随机裂隙孔径和模型下边界水头对冻胀力量值和分布规律的影响。研究结论:(1)衬砌结构的最大拉、压应力随孔隙率的增大而增大,随渗透率、随机裂隙孔径和下边界水头的增大而减小;(2)衬砌内、外边缘的第一主应力在拱腰处最大,内边缘第三主应力最大值位于拱脚处,而外边缘第三主应力量值由拱顶到仰拱逐渐降低;(3)围岩最大拉、压应力随着孔隙率和下边界水头的增大而增大,随着渗透率和随机裂隙孔径的增大而减小;(4)拱顶截线A的主应力量值及变化范围随孔隙率的增大而增大,随渗透率、随机裂隙孔径和下边界水头的增大而减小;(5)本研究结果可为寒区隧道冻胀力的量值大小和分布规律研究提供借鉴参考。