《循環凍融石炭系板岩橫觀各向多源損傷演化機制及抑制》是依託中南大學，由傅鶴林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：循環凍融石炭系板岩橫觀各向多源損傷演化機制及抑制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：傅鶴林
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
循環凍融引發岩體非線性損傷是西格二線不可迴避的岩土工程問題,特別是隧道中的石炭系板岩地段,每年經歷凍融交替達數十次,損傷破壞特別嚴重,其凍融致損機制和抑制亟待研究。項目以揭示石炭系板岩凍融損傷演化機理和構建抑制措施為目標,開展橫觀各向同性多源損傷演化和抑制的理論和套用研究。基於石炭系板岩的礦物成份分析和微觀結構測試,從石炭系板岩在凍融條件下的巴西劈裂、無側限壓縮及MTS三軸試驗的力學回響入手,探索短期凍融、季節性凍融及常年凍脹環境下橫觀各向同性的變形機制;結合內時損傷力學、等效本構和彈塑性理論,構建包含偏斜和體積回響兩個內時時間,且能反映彈塑性效應及溫度場和力場耦合橫觀各向同性力學模型；深入探究凍融環境下石炭系板岩的變形機制，揭示其內時損傷機理，探索控制凍融損傷變形和抑制原理。本研究將揭示石炭系板岩變形及損傷的凍融特徵,構建石炭系板岩凍融損傷理論和抑制技術,為寒區岩石工程建設提供技術支持。
結題摘要
循環凍融引發的溫度場和力場耦合是高寒區不可迴避的岩土工程問題。本課題結合青藏鐵路西格二線新關角隧道工程實例，針對凍融橫觀各向同性岩體強度及破壞準則、凍融橫觀各向同性岩體中寒區圓形隧道凍脹力、考慮橫觀各向同性岩體凍融效應的運營隧道穩定性、橫觀各向同性岩體隧道凍融損傷抑制理論及方法等問題展開深入研究。結果表明：（1）隨著凍融循環次數增加，岩體單軸、三軸壓縮強度均顯著降低。當層理傾角0°26.6°時，岩體沿與軸線呈一定角度方向發生剪下破壞；當26.6°83.0°時，岩體沿層理面發生剪下破壞；當83.0°90°時，岩體沿垂直方向發生劈裂破壞。（2）隨著凍融循環次數增加，岩體拉伸強度顯著降低。隨著層理傾角增大，岩體拉伸強度將逐漸增大，破壞面傾角呈現先增後減的變化趨勢。（3）受凍融循環影響，圍岩豎向、水平位移及初期支護受力均呈現出顯著增長趨勢。（4）基於多層圓筒壁穩態熱傳導方程和史蒂芬近似解析公式，採用等效厚度換算法確定新關角隧道隔熱保溫層採用夾層鋪設時，所需厚度為 3.22 cm；採用表面鋪設時，所需厚度為3.01 cm。在此基礎上，結合隧道縱向溫度分布規律，確定新關角隧道隔熱保溫層採用夾層鋪設時，所需長度為1607.2 m；採用表面鋪設時，所需長度為2102.7 m。
