考虑寒区隧道围岩冻结温度渐变的冻胀力解析解

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2024年第3期北京时间：

作者：曹善鹏，夏才初，周舒威，寇继生

单位：1.同济大学 土木工程学院，上海 200092;2.宁波大学 岩石力学研究所，浙江 宁波 315211;3.绍兴文理学院 土木工程学院，浙江 绍兴 312000

摘要：为考虑寒区隧道围岩单向冻结和径向冻结温度渐变会引起的不同方向和不同冻结深度处的非均匀冻胀变形，通过引入冻胀围岩径向冻结温度Tr和平行与垂直冻结方向的非均匀冻胀系数k反映围岩的非均匀冻胀性，理论推演建立了寒区隧道冻胀力解析解，并进行了案例和影响因素分析。研究表明：忽略冻结温度渐变影响时冻胀力明显偏大，考虑冻结温度渐变可有效提高冻胀力计算的可靠性；考虑冻结温度渐变影响的冻胀力随着非均匀冻胀系数k的增大呈对数函数增大，随冻结与未冻围岩的弹性模量比EⅡ/EⅢ的增大而线性减小，且EⅡ/EⅢ越大时冻胀力产生所需围岩达到的临界k值也越大；隧道冻胀力随围岩冻结圈外径、未冻围岩弹性模量和原岩应力的增大而增大，但随衬砌内径、冻结围岩单位温度冻胀系数的增大而逐渐降低。

关键词：寒区隧道,冻胀力,非均匀冻胀,冻结温度渐变

基金资助：新疆维吾尔自治区重大科技专项（2020A03003-2）；国家自然科学基金（51778475）