高地温隧道温度与热应力场的弹性理论解

摘要

随着地下工程的发展,对于埋置较深和地质环境较为复杂的隧道工程,高地温问题已经成为一个重要的工程问题并引起了国内外学者的广泛关注.研究隧道的温度场分布问题对于解决寒区隧道冻融问题、高温隧道问题、隧道火灾灾害等是十分必要的.针对高地温环境中的圆形隧道,假定其具有一定长度且承受轴对称的温度荷载和地应力作用,建立两端简支的二维稳态的热传导方程和平衡方程.利用无量纲化和微分方程级数求解的方法,得到了包含温度场、位移场及应力场的热弹性理论解.依据上述研究结果,以某包含衬砌的圆形断面隧道为例进行了热弹性分析,并得到了由于隧道开挖而引起的围岩的温度变化范围.研究所得结论可为隧道施工及运营过程中隧道的保温隔热提供重要的理论依据.