寒区引水隧洞围岩冻胀特性分析——以新疆布伦口水电站引水隧洞工程为例

• 作者: 彭小丽 王海娟 杨丰春 姜海波 李唱唱
• 来源期刊: 隧道建设（中英文）
• 关键词: 寒区 隧洞工程 水-冰相变 冻胀特性 冻胀力 数值模拟
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 研究与探索
• 页码范围: 232-239
• 页数: 8页
• 分类号: U45
• 语种: 英文
• DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2021.02.009

摘要

为解决寒区水工隧洞围岩在低温作用下孔隙水相变引起的冻胀问题,以新疆布伦口水电站引水隧洞工程为依托,基于弹塑性力学理论,采用有限元建模分析方法,考虑低温水-冰相变引起的围岩热力学参数变化,使用有限元软件建立温度-渗流-应力耦合模型,计算围岩冻胀力弹塑性解析解及围岩瞬态温度场、冻胀应力和位移,分析冻深变化规律以及冻胀前后的应力变形规律.研究结果表明:1)受低温影响围岩孔隙水发生相变,冻结圈随时间推移向围岩内部移动,冻深随之增大,且冻结计算时间200 d内最大冻深为2.04 m;2)围岩受冻胀作用后的应力为0.392～0.527 MPa,较冻胀前相比有一定幅度的增长;3)围岩水平位移变为-0.36 mm,竖直位移由冻胀前的-9.59 mm变为-8.41 mm,围岩状态表现为水平收缩0.36 mm、拱顶沉降1.18 mm.