凍融巖石抗拉特性實(shí)驗(yàn)及水熱力耦合分析及應(yīng)用.pdf

1、為了科學(xué)地防治寒區(qū)凍融災(zāi)害,服務(wù)于西部大開(kāi)發(fā)建設(shè)工作,論文針對(duì)寒區(qū)日益增長(zhǎng)的工程需要,以實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ),分析了巖石的凍融損傷擴(kuò)展力學(xué)特性;以寒區(qū)巖體隧道工程為背景,采用有限元的方法對(duì)圍巖的多場(chǎng)耦合問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算分析,為寒區(qū)工程建設(shè)提供一定的理論基礎(chǔ)。
　　制作紅砂巖和頁(yè)巖的標(biāo)準(zhǔn)試件,進(jìn)行開(kāi)放飽水狀態(tài)下的凍融循環(huán)試驗(yàn)(一次凍融循環(huán)溫度變化范圍為-20℃～+20℃),記錄兩種巖石的凍融損傷劣化過(guò)程和凍融破壞行為,分析其凍融耐久性;對(duì)凍融

2、前和經(jīng)歷不同凍融循環(huán)次數(shù)(5,10,20,40,60,100次)后的巖樣進(jìn)行劈裂抗拉試驗(yàn),分析了巖性及凍融循環(huán)作用對(duì)巖石損傷及抗拉特性的影響。結(jié)果表明:紅砂巖的凍融損傷劣化模式為剝落模式和斷裂模式,而頁(yè)巖為裂紋模式;紅砂巖的凍融耐久性較差,而頁(yè)巖則相對(duì)較強(qiáng);兩種巖石的劈裂抗拉強(qiáng)度及彈性模量均隨凍融循環(huán)次數(shù)的增大而減小,紅砂巖受凍融循環(huán)次數(shù)影響引起的損傷較頁(yè)巖大;巖石抗拉壓特性的凍融效應(yīng)具有相同的規(guī)律性,但其抗拉特性對(duì)凍融循環(huán)反映更敏感,

3、損傷劣化更顯著。
　　以青海省大坂山公路隧道為分析對(duì)象,對(duì)寒區(qū)隧道圍巖的單滲流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分析了孔隙壓力、凍深及應(yīng)力的分布規(guī)律;進(jìn)行開(kāi)放系統(tǒng)條件下隧道多場(chǎng)耦合問(wèn)題的數(shù)值計(jì)算,分析了圍巖溫度場(chǎng)、滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的相互影響及變化規(guī)律。研究表明:寒區(qū)隧道內(nèi)壁附近區(qū)域更容易受地面溫度變化及開(kāi)放通風(fēng)對(duì)流的影響,其溫度、位移及應(yīng)力的變化都比較劇烈;三場(chǎng)耦合作用下,隨著時(shí)間的推移,隧道圍巖的凍深、位移及應(yīng)力值增大;在寒區(qū)巖體隧