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季冻区隧道衬砌渐进劣化规律及工程影响

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为研究季节性冰冻区隧道服役数年后衬砌混凝土劣化对隧道结构的影响,以隧道温度场测试结果为基础,建立隧道衬砌渐进劣化模型,通过数值模拟研究了隧道结构发生劣化后的工程影响.对甘肃省乌鞘岭隧道群3座不同长度的隧道,采用智能温度记录仪并以小时为监测频率对隧道温度场进行了测试,揭示了季冻区温度日周期正负温交替引起隧道衬砌混凝土经受非饱和冻融循环的现象.基于隧道纵向和横断面冻融循环次数的分布规律,建立衬砌渐进劣化荷载结构模型,分析其对隧道结构的影响.研究结果表明:隧道衬砌结构经历的日周期冻融循环次数随距洞口的距离增加而减少,且1个年周期内隧道洞口段可经历上百次冻融循环作用;衬砌结构经历的冻融循环次数随隧道径向深度增加而减少,在衬砌表面经历138次冻融循环时,径向深度5 cm处可经历77次冻融循环;衬砌混凝土的劣化程度与其经受的非饱和冻融循环次数相关,呈现从衬砌表面到衬砌内部逐渐减弱的分布,从隧道洞口到隧道中部逐渐减弱的分布规律;衬砌混凝土随服役年限逐渐劣化改变了结构的受力状态,随服役年限增加,截面安全系数由混凝土抗压强度控制变为混凝土抗拉控制,拱顶截面的安全系数明显减小,拱顶受拉区宽度逐渐增大.
Progressive deterioration of tunnel lining in seasonal freezing zone and its engineering influence

伍毅敏、许鹏、黄乐、蔡直言、胡凯巽

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中南大学土木工程学院,湖南长沙410075

湖北省交通规划设计院股份有限公司,湖北武汉430051

隧道工程 寒区隧道 非饱和冻融循环 衬砌劣化 温度场

国家自然科学基金中国铁路总公司重大科技项目

51478473K2018G019

2021

10.19721/j.cnki.1671-8879.2021.06.007

长安大学学报(自然科学版)
长安大学

长安大学学报(自然科学版)

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.011
ISSN：1671-8879
年,卷(期)：2021.41(6)
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