穿越石膏质岩地层高速公路隧道安全结构体系研究

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本书在国内外有关研究的基础上，通过室内试验和结合数值模拟方法，揭示了石膏质岩膨胀及腐蚀特性对隧道衬砌结构的影响规律；采用室内试验方法，研发了一种适用于石膏质岩地层的高抗渗和高抗裂性混凝土；结合室内试验和数值模拟方法，提出了适用于高速公路隧道辅助坑道的钢纤维混凝土单层衬砌结构。作者及团队基于多年的研究经验，总结形成了穿越石膏质岩地层高速公路隧道安全结构体系，可为相关隧道工程的安全修建和运营提供参考。

本书围绕石膏质岩地层高速公路隧道结构的受力特征及安全性问题开展研究，主要内容包括干湿循环作用下石膏质岩工程特性、石膏质岩干湿循环劣化及膨胀特征对隧道结构的影响、复掺改性材料对混凝土力学性能的影响、抗裂自修复二次衬砌混凝土配合比、钢纤维混凝土力学性能、钢纤维混凝土单层衬砌裂损规律及安全性应用等，为石膏质岩地层高速公路隧道的修建提供参考。

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状及存在的问题

1.3 主要研究内容

1.4 技术路线

2 石膏质岩组分及干湿循环作用下物性指标研究

2.1 问题的提出

2.2 石膏质岩干湿循环处理

2.3 石膏质岩元素组分及含量分析

2.4 干湿循环作用下石膏质岩物性指标研究

2.5 本章小结

3 干湿循环作用下石膏质岩三轴力学特性研究

3.1 问题的提出

3.2 干湿循环作用下石膏质岩三轴压缩试验

3.3 干湿循环作用下石膏质岩循环损伤效应分析

3.4 本章小结

4 石膏质岩膨胀特性及膨胀潜势研究

4.1 问题的提出

4.2 石膏质岩的膨胀机理

4.3 石膏质岩膨胀特性指标研究

4.4 石膏质岩BET比表面积分析

4.5 石膏质岩膨胀潜势分析

4.6 本章小结

5 石膏质岩隧道围岩膨胀及干湿循环劣化作用数值模拟研究

5.1 问题的提出

5.2 三维隧道力学计算模型建立

5.3 膨胀作用对石膏质岩隧道结构的影响分析

5.4 干湿循环作用对石膏质岩隧道结构的影响分析

5.5 膨胀-干湿循环耦合作用对初期支护结构的影响分析

5.6 本章小结

6 基于正交设计的混凝土渗裂性能影响因素的显著性研究

6.1 问题的提出

6.2 基准配合比设计

6.3 正交试验方案设计

6.4 混凝土力学性能及耐久性能室内试验

6.5 正交试验结果计算与分析

6.6 本章小结

7 基于响应曲面法的混凝土自修复性能试验研究

7.1 问题的提出

7.2 响应曲面法的基本原理

7.3 混凝土力学性能自修复试验

7.4 混凝土抗渗性能自修复试验

7.5 本章小结

8 复掺改性材料对混凝土性能影响的微观机理分析

8.1 问题的提出

8.2 SEM扫描电镜分析

8.3 XRD衍射物相分析

8.4 本章小结

9 荷载作用下隧道二次衬砌结构模型试验研究

9.1 问题的提出

9.2 缩尺模型与相似模型的特点分析

9.3 二次衬砌结构模型试验设计

9.4 模型试验结果及分析

9.5 本章小结

10 钢纤维混凝土单层衬砌支护作用及破坏机理分析

10.1 隧道单层衬砌的结构形式及支护特性

10.2 隧道单层衬砌的力学传递机理分析

10.3 钢纤维在衬砌混凝中的增强机理和阻裂原理

10.4 本章小结

11 CF35强度的钢纤维混凝土力学性能试验研究

11.1 钢纤维混凝土力学性能试验设计

11.2 钢纤维混凝土抗压性能试验与结果分析

11.3 钢纤维混凝土弹性模量测试与结果分析

11.4 钢纤维混凝土弯曲韧性试验与结果分析

11.5 本章小结

12 钢纤维混凝土单层衬砌裂损规律及安全性模型试验研究

12.1 相似模型试验概述及相似理论

12.2 相似准则推导与相似系数

12.3 相似材料的确定与配合比试验

12.4 模型试验准备及试验步骤

12.5 模型试验结果与分析

12.6 本章小结

13 基于XFEM的钢纤维混凝土单层衬砌裂损规律研究

13.1 断裂力学基本理论及XFEM在断裂问题中的应用

13.2 钢纤维混凝土开裂过程的应力-应变关系

13.3 钢纤维混凝土梁弯曲韧性有限元分析

13.4 钢纤维混凝土单层衬砌结构裂缝演化规律及安全性数值分析

13.5 本章小结

14 结论

14.1 干湿循环作用下石膏质岩隧道衬砌结构受力特征及安全性研究

14.2 隧道衬砌结构自防水混凝土的研发及其抗渗阻裂特性研究

14.3 钢纤维混凝土单层衬砌结构裂缝演化规律及安全性研究

参考文献