資源描述：
《寒冷地區(qū)巖質(zhì)隧道防止凍害問(wèn)題的探討.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、寒冷地區(qū)巖質(zhì)隧道防止凍害問(wèn)題的探討西南交通大學(xué)關(guān)寶樹(shù)1?概述最近青藏鐵路風(fēng)火山隧道、昆侖山隧道相繼貫通，之前修建的227公路的大坂山隧道也己經(jīng)運(yùn)營(yíng)3年之久。這幾座位于高海拔、高寒地區(qū)隧道的修建，把我國(guó)隧道的防凍害技術(shù)推向一個(gè)新的起點(diǎn)，在這幾座隧道中采用的技術(shù)、方法、理論和發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題都應(yīng)該進(jìn)行認(rèn)真總結(jié)。其中一個(gè)最重要的成就就是我們所建立的方法或技術(shù)是以“巖質(zhì)I韋I巖”為對(duì)象的。因此，搞清楚“巖質(zhì)圍巖”的凍融特性、或凍脹特性是極為重要的。其次就是要搞清楚因“凍融或凍脹”造成“凍害”的機(jī)理，最后就是如何防止或控制凍害的
2、發(fā)生。因此，按照上述的3個(gè)方面，談一談我的認(rèn)識(shí)。2?形成“凍融”或“凍脹”的基本條件凍結(jié)點(diǎn)以下的溫度和充分的水是形成凍融或凍脹的基本條件，這是不言而喻的。溫度通常是指氣候溫度。我國(guó)氣候分區(qū)的劃分標(biāo)準(zhǔn)為：嚴(yán)寒：最冷月平均氣溫低于-io°c；寒冷：最冷月平均氣溫高于-10°C,但低于-3°c；溫和：最冷月平均氣溫低于-3°CO而“凍融”現(xiàn)象通常是發(fā)生在嚴(yán)寒和寒冷區(qū)域內(nèi)。對(duì)隧道而言，則指洞內(nèi)溫度的變化，特別是襯砌背后圍巖內(nèi)的溫度變化。因此，掌握隧道所在區(qū)域的氣象條件的變化和隧道內(nèi)或襯砌背后圍巖內(nèi)溫度的變化，是至關(guān)重要的
3、。水的存在是客觀的現(xiàn)象。襯砌背后的地下水以及襯砌開(kāi)裂形成的滲漏水，在適合的溫度條件下，就會(huì)產(chǎn)生凍融或凍脹現(xiàn)象。因此，也必須模清水的“來(lái)龍去脈”，其性質(zhì)，其溫度以及其經(jīng)路等。3?因“凍融”或“凍脹”造成“凍害”的機(jī)理在寒冷或嚴(yán)寒地區(qū)，發(fā)生“凍融”或“凍脹”現(xiàn)象是正常的，也是客觀存在的現(xiàn)象。但因這些現(xiàn)象而造成“凍害”的原因則是多義的。但最主要的2個(gè)條件是：?構(gòu)成隧道結(jié)構(gòu)體材料的混凝土和周邊圍巖的凍結(jié)特性；?約束圍巖變異的條件。3?1混凝土的凍結(jié)特性1?混凝土的熱特性一般受占混凝土體積大部分的骨料特性的影響。同時(shí)，即使
4、同一配比的混凝土，視其含水量和溫度也變化很大。普通混凝土的場(chǎng)合，特性值可采用表1的數(shù)值。表1混凝土的熱特性熱傳導(dǎo)率9.2kJ/mh°C比熱L05kJ/kg°C熱擴(kuò)散率O.OO3m2/h輕量混凝土的熱特性，可以參考表2的既有試驗(yàn)結(jié)果采用。表2輕量混凝土的熱傳導(dǎo)率(kJ/mh°C)單位質(zhì)量(kg/m3)氣丁狀態(tài)濕潤(rùn)狀態(tài)15002」-16002.34.617002.54.818002.95.019003.35.9對(duì)普通混凝土的比熱1.0?1.3kJ/kg°C來(lái)說(shuō)，輕量混凝土的比熱是1.6?1.8kJ/kg°C,是比較大
5、的。前者的熱擴(kuò)散率是0.0030?0.0040m2/h,后者是0.0014?0.0020m2/h是比較小的。熱特性中熱傳導(dǎo)率-、熱擴(kuò)散率及比熱Cc,通過(guò)密度P,有(1)式的關(guān)系。其中的一個(gè)是未知的場(chǎng)合，就可根據(jù)其他3個(gè)已知值求出。h2c=A,c/(Cc?P)(1)2?低溫下的混凝土抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)證實(shí)，常溫下的混凝土抗壓強(qiáng)度因受到低溫的影響，其抗壓強(qiáng)度有所增加，因此要加算增加的抗壓強(qiáng)度來(lái)求出。根據(jù)到目前研究的成果看，當(dāng)溫度在0-100°C的范圍內(nèi)，抗壓強(qiáng)度隨溫度降低，呈拋物線增加。在?60°C的抗圧強(qiáng)度的增加值。在
6、濕潤(rùn)養(yǎng)生的場(chǎng)合，大約是60N/mm2,溫度20°C,濕度60%的氣干狀態(tài)養(yǎng)生的場(chǎng)合大約是45N/mm2o低溫下的抗壓強(qiáng)度可用(2)式，其抗壓強(qiáng)度增加值可用(3)式求出。fc.T=fe+Afc.T(2)△：t={9.8?(T+180)2/3300}3(T=0~?100°C)(3)式中，fc.T：溫度T時(shí)的抗壓強(qiáng)度N/mm2fc：常溫時(shí)的抗壓強(qiáng)度N/mn?△2t：溫度T吋抗壓強(qiáng)度的增加值N/mn?3：含水量(%)T：溫度。C(3)式是在水灰比45~55%、單位水量179~195kg/n?、養(yǎng)生時(shí)間28天的條件下取得的
7、。低溫下的抗拉強(qiáng)度，與低溫下抗壓強(qiáng)度的3/4?1的3次方呈直線關(guān)系。如在0??100°C的范圍內(nèi)，與溫度條件無(wú)關(guān)，可用低溫下的抗壓強(qiáng)度，用(4)式求出?？估瓘?qiáng)度f(wàn)tk=0.23fck2/5(4)式中fw抗壓強(qiáng)度的特性值這樣，混凝土強(qiáng)度在低溫下顯著增加，混凝土構(gòu)件的承載力也將增加，但在設(shè)計(jì)耐用期間中，有時(shí)會(huì)回到常溫的狀態(tài)，因此，不考慮低溫下強(qiáng)度增加是偏于安全的。但在因溫度降低而產(chǎn)生溫度應(yīng)力的問(wèn)題的場(chǎng)合，溫度應(yīng)力強(qiáng)烈依靠構(gòu)件剛性和抗拉強(qiáng)度，最好考慮溫度和含水量的影響。低溫下的抗壓強(qiáng)度增加值和溫度、含水暈的關(guān)系、低溫下
8、混凝土抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的關(guān)系、低溫下混凝土抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的關(guān)系以及低溫下混凝土彈性系數(shù)和抗壓強(qiáng)度的關(guān)系分別示于圖1、圖2、圖3以及圖4。賀鴻値:圖1低溫下的抗壓強(qiáng)度增加值和溫度.含水量的關(guān)系201510実測(cè)値：20°CNTM(TCkvc^t^-ioorJU7?W(?]?10372-100計(jì)A-0.42A2/3：I：木學(xué)會(huì)実測(cè)値:■2(rC^7^0MC?-io°c:
