随着我国经济建设的蓬勃发展及西部大开发政策的进一步落实,交通基础设施建设特别是路网完善的需求在不断增加,这就要求交通基础设施延伸至自然条件恶劣的高纬度或高海拔的寒冷地区,而这些地区大多是崇山峻岭,因此大量冻土隧道的修建不可避免。国内外大量铁路、公路隧道建设和运营的实践证明,在高纬度或高海拔的寒冷地区,当地下水比较发育时,隧道常常会发生冻害,直接威胁到隧道结构及运营行车的安全,造成严重的经济损失。通过以往研究,冻胀力是造成隧道冻害的主要原因,本文通过室内试验探讨岩样冻胀本构关系和隧道衬砌背后冻胀力分布特征具有突出的理论与工程意义。 本文室内试验共分为两个部分,第一部分为室内单轴冻胀本构试验,论文详细阐述了本构试验的原理、试验设计、岩样制备、试验测试过程及数据结论,研究出岩样单轴冻胀σ—ε本构特征曲线,得出岩样冻胀时冻胀力与冻胀应变间的变化关系,确定了岩样的冻胀强度,并对岩样冻胀特征曲线进行简化处理,得出简化算法的岩样冻弹模。 室内试验的第二部分为冻胀力模型试验,论文详细阐述了相似理论的原理、相似准则的建立及模型试验的设计方案,通过试验结果分析出曲墙式、直墙式和圆形断面隧道衬砌在约束条件、隔热保温层及含水状况等因素影响下衬砌和围岩间冻胀压力的量值和分布特征以及由冻胀压力引起的结构内力分布特征。