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摘要
为研究寒区隧道冻胀力随时间和空间的分布规律,基于温度场变化定义了测试冻胀力,通过衬砌压力和钢架应力间接反映真实冻胀力的变化规律;提出了冻胀力简化测试方法,研发了温度场-冻胀力同步测试系统;以四川省省道215线鸡丑山隧道为例,布置5个测试断面开展大规模现场测试,并选取典型断面K117+700(简称700断面)和K117+600(简称600断面)分析了隧道环境温度、围岩温度、衬砌压力与钢架应力;以围岩冻结(12次年2月)和未冻(79月)时对应的衬砌压力和钢架应力差值为测试冻胀力,结合温度场分析了隧道周边各测点测试冻胀力;采用现有冻胀模型计算理论冻胀力,并与测试冻胀力进行了对比,研究了寒区隧道冻胀规律。分析结果表明:隧道环境温度随时间呈季节性正弦函数变化,受环境温度影响,围岩温度呈季节性正负温变化,并出现季节性冻融现象;当围岩为负温时处于冻结状态,支护系统受到围岩压力和冻胀力的共同作用,且温度越低冻胀效应越明显,各断面测点应力峰值均出现在1月,700断面衬砌和钢架最大应力分别为149kPa、31MPa;当围岩为正温时处于未冻结状态,支护系统仅受到围岩压力作用;同一断面不同测点的测试冻胀力差值可达5.23MPa,说明冻胀力除与围岩温度有关外,还与富水条件和围岩级别有关;最大冻胀力实测值比理论计算值小1.25MPa,因此,寒区隧道支护设计时建议考虑89.17%的冻胀力折减系数。
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