文档介绍：石家庄铁道学院
硕士学位论文
高海拔冻土隧道洞内施工环境温度场数值模拟
姓名:李现者
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:朱永全
20040201
摘要冻土、保证隧道施工正常作业和工程质量的关键因素之一。在青臧铁路昆仑山和风火山隧道的恶劣气候环境下,洞外冷空气、隧道施为开发平台,编写非稳态环境下紊流流动的风流温度场计算程序,进行风筒和供热风筒沿程热交换和风筒始端所需的风温大小:隧道在通风供热过程中沿程的分布规律,确定合理的送风温度和工作面温度值,为保护冻土及施工环境温高海拔、高寒区的外界气候环境以及冻土围岩的特殊性,减少施工对冻土原始地温场的扰动和保持隧道混凝土结构质量以及人员、设备的正常作业,对洞内环境气温要求是严重对立的一对矛盾。因此,洞内环境气温的控制是保护工通风、供热、施工热源和冻土围岩间的相互换热及平衡过程十分复杂。本文将风筒供风流和隧道回风流传热问题简化为相互关联的热力学模型,研究风筒送风流和隧道内回风流的换热与平衡规律,采用有限差分数值法以语言隧道内风流温度场计算模拟。根据高海拔、高寒区的气温环境以及冻土围岩特殊性,本论文首先研究确定了在寒季应保持隧道工作面的气温值和供热风筒末端所需的风温值;研究了的热交换,沿程的分布温度场及热平衡所需的时间:还讨论了高压风管风流和高压水管水流温度场分布,以及对应的工程措施。高海拔、高寒区的隧道施工中,由于受外界高寒气温环境和洞内冻土围岩保护的要求,需要保证施工工作面的温度,需要分析隧道及风筒内气体温度场度调节与控制奠定基础,指导高原隧道通风与供暖的设计与施工。关键词:高海拔,高寒区,隧道,环境,温度场
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邈塾日期:塑丝兰:望垫塑独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得石家庄铁道学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解石家庄铁道学院有关保留、使用学位论文的规定,即:学院有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑签名:导师签名:
第一章引言选题的意义国内外研究现状随着西部开发的大发展,在高海拔高寒区多年冻土地区修建铁路成为西部开发的首要建设项目。其中,在铁路隧道施工当中,高海拔高寒区的条件决定了施工通风技术的特点。劳房M诔ざ榷荚~之间,采用有轨运输机械化作业模式,这些对通风是有利的。但是,海拔高度在陨希笃力低,大气密度低,大气中含氧量低,严冬极限温度低,昼夜温差大,这些因素又相对增加了通风难度。嗖馗咴淼谰τ诟咴嗄甓惩链冢糠值段为富冰冻土层,为了开挖的安全,保护冻土,又能在冬季进行混凝土工程作业,通风系统的功能除排烟降尘外,还必须具有控制施工环境的功能。在我国东部丘陵、中西部低海拔地区,隧道施工通风技术的研究主要针对长隧道机械化作业中的通风、排烟、降尘和稀释处理内燃设备排放的有毒、有害气体而展丌的。经过近十几年的努力,已经形成以大风量通风机配合大直径柔性通风管道和施工环境综合治理为特征的长距离软管通风技术体系,并取得了突出的成绩和普遍的推广应用效果。这些成果对高原高寒隧道施工通风技术的研究具有一定的指导和借鉴作用。但由于青藏高原地理、气候条件的特殊性,仍应结合实际情况研究科学、合理、安全的通风模式和通风系统。如何有效而经济的保证风火山和昆仑山隧道⑼诠ぷ髅娴奈露龋纳迫嗣劳动的环境条件,成为隧道施工中的一个重要问题。遵照青臧铁路施工暂行规范规定,隧道内环境温度宜控制在.。洹T冷季施工时,必须对隧道进风流进行加热处理。为了达到控制目的,保证隧道开挖工作面的施工温度,需要对通风过程中的工作面温度进行预测以及对隧道内风流温度场进行模拟分析。对隧道风温进行预测,主要的研究方法有以下几种第一章引言
。当开挖隧道并通风后,这种热平衡状态遭到破坏,因为风流散热给岩体,岩体又将热量带走,与此同时,岩体内部的温度不断升高,并且温度升高的范围还不断向岩体内延伸,直至达到新的热平衡状态。由传热学可知,这个延伸厚度随时间加长而不断变大。但对具有相当通风年限的隧道,尽管其延伸厚度较大,而变化却甚小,该厚度的外边界有一个特点,就是该处的岩体温度很接近原始岩温,在这一外边界所包围的岩体范围则是所谓的调热圈。风温预测计算理论的研究最初是从研究围岩调热圈温度场开始的。年,德国