寒区隧道衬砌厚度及冻害防治措施探讨

第卷第期年月

地下空间与工程学报

寒区隧道衬砌厚度及冻害防治措施探讨田俊峰,

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杨更社

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徐

江

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西安科技大学建筑与土木工程学院

摘

要对寒区随道所受的冻胀力进行了计算从衬砌厚度方面对寒区隧道所应受到的冻,,

,

胀力进行了分析提出了衬砌厚度的求解公式提出了冻害防治对策

。

关键词

冻胀力衬砌

厚度防冻措施文章编号习一

中图分类号二

文献标识码

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隧道围岩为均质各向同性的连续介质隧道围岩及衬砌受力属于弹性范围中的平面应变问题围岩冻结后其弹性常数不变。

、

近些年来随着我国经济建设的发展及西部大

开发政策的落实修建了大量寒区隧道,

如何在寒

区隧道的建设中采取行之有效的措施避免和减轻

冻结围岩处于封闭饱水状态

。

冻害的发生是急需解决的问题,,

。

寒区隧道冻胀力

寒区隧道冻胀力弹性力学的计算模型见图

是寒区隧道病害的重要原因衬砌厚度对寒区隧道

冻胀力的影响是重要的本文将对寒区隧道衬砌厚度进行讨论。

寒区隧道冻胀力计算模型对于季节性冻区的夏季施工完成的隧道冻胀,

力主要是由于到了冬季衬砌周围一定厚度岩体中的水结冰体积膨胀造成的性理论来分析、

。

对于这种情况可用弹,

。

为了使问题简化我们将隧道衬,

图习吕

寒区隧道冻胀力弹性力学计算模型皿肠址以

砌冻结圈和未冻岩体看成是由三个轴对称弹性体相互接触组成的受力体系将隧道看成是处于无限

记

大山体中的圆形空洞并作出如下的基本假设一

,

图中

,

区为隧道衬砌

,

区为冻结围岩

,

区

刁收稿日期田作者简介俊峰

【修改稿男陕西洛川人在读硕士研究生主要从事岩土工程及隧道病害防治方面的研究一,,,,

。

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年第期,

田俊峰等寒区隧道衬砌厚度及冻害防治措施探讨

,

为未冻围岩径,

为隧道衬砌内径。

,

为隧道衬砌外,,

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为冻结圈深度

衬砌位移为拼,,,

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分别为衬砌的

弹性模量和泊松比

混凝土衬砌厚度讨论由现浇混凝土衬砌厚度计算公式得,

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寒区隧道冻胀厚度研究取隧道衬砌上的一小段为研究对象

冻害防治措施衬砌的柔性化

采用围岩与衬砌间的接触弹性夹层可以有效

,

选

民

地减小衬砌材料的弹性抗力系数进而减小隧道的

,

冻胀力有效地防治隧道冻害现象的发生,

,

。

已知弹性夹层的抗力系数为凡弹性夹层的

厚度为图肠

。

微元受力图咫一

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根据结构力学的理论可得最大弯矩为

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混凝土自身劣化防治

衬砌混凝土的破裂也是寒区隧道破坏失效的一个重要原因混凝土自身的性质的提高是防止寒区隧道冻胀的另一个重要的方法。,

提高混凝土自身密实性提高混凝土自身密实性其实就是防止水体渗人混凝土混凝土的密实性越高水体进人混凝土图,,

微元长度求解图而。

内部的量就会越小就会有效地减小冻害的发生提高衬砌混凝土自防水能力。

,

。

由图

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二

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合理配制防水混凝土为了能够合理地配制防水混凝土就应充分认,

识下面两点第一应注意混凝土标号和抗渗等级的匹配问题土要求为,

,

现浇混凝土衬砌厚度计算根据内力计算结果混凝土受弯构件强度计算,

。

例如由于设计要求某些工点混凝和,

,

,

其实这两个要求是不相匹配,

公式,、

的为了达到,

使得混凝土配合比中水泥的用量。

、

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誓混凝

增加这势必会导致混凝土收缩裂缝的增多即使混凝土的抗渗指标再高也不能达到防水要求,,

第

式中人为混凝土轴心抗压强度设计值

二目前隧道工程中应用较多的是外加剂型防水混

凝土由于外加剂与当地的水泥及其它原料之间有

地下空间与工程学报

第卷

相互适应的问题因此应对外加剂型防水混凝土中所选外加剂与混凝土配合比进行试验并确认合格后才能将其投人使用。,

,

然尽可能地降低混凝土裂缝渗漏的出现对混凝土裂缝进行认真研究区别对待采用合

理的方法、,

,

进行处理并在施工中采取各种有效的预防措施来、

,

控制混凝土的配合比人模温度并加强混凝土的养护工作。

预防裂缝渗漏的出现和发展保证建筑物和构件安

,

全稳定地工作

、

。

目前工程中使用的混凝土有商品混凝土和自

拌混凝土,,

。

由于商品混凝土的运输距离和交通的,,,

结

语

影响考虑到混凝土坍落度的损失通常水灰比偏

寒区隧道工程是一项非常重要且有意义的工程对国民经济发展特别是西部大开发更是有着深远的意义解决好寒区隧道冻胀问题将对经济发,,

大而且搅拌站为了自身的荣誉水泥用量往往较高这就使衬砌混凝土的收缩裂缝增多,,

。

而采用自,

拌混凝土就没有上述缺点可以严格按规范操作有利于控制混凝土的配合比裂缝渗漏的处理。

展起到深远的影响

。

参考文献,

根据裂缝发生的原因及其结构影响的程度渗漏量大小和集中分散等情况分别采取以下处理措施,

【」徐学组等冻土物理学【,

,

北京科学出版社让

,

表面处理根据裂缝所在的部位可用水,

,

泥砂浆防水快凝砂浆以及环氧砂浆等对裂缝部位

、

北京科学〔〕崔托维奇著张长庆等译冻土力学〔〕

的表面进行涂抹粘补嵌补以及喷浆修补等

,

,

。

出版社

,

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,

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内部处理对于浅缝和只需防渗堵漏的裂缝一般可用水泥灌浆如对开度小于,

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