高地温隧道施工通风数值模拟及降温技术研究

发布时间：2020-04-13 14:13

【摘要】：随着我国经济建设的快速发展,隧道工程在数量和质量上都不断提高,隧道里程和埋深也在不断增加。由隧道埋深的加深带来的高地热和隧道施工中产生的热量,已成为影响隧道安全施工和降低施工效率的主要原因之一。深埋特长隧道在隧道施工期间,由于只有一个出口和长度的限制,在掌子面附近无法形成自然循环风流,导致隧道高温热害问题更为严重。施工通风是降低或彻底解决隧道内高地温经济有效的措施之一,设计科学的隧道施工通风系统能够改善隧道内热环境问题,提高隧道的工程施工质量和效率,保证隧道内施工人员的安全。首先分析深埋特长隧道一般都采用压入式通风和巷道式通风相结合的通风方式,简单介绍了压入式通风和巷道式通风及基本特性。本文为保证研究的方便,将隧道内气体运动过程简化为不可压缩的、非稳定的、三维湍流流动,介绍了流体运动的基本控制方程。描述了湍流流动的特点,根据湍流时均方程和k-ε两方程模型的适用性,湍流模型选用可实现k-ε型两方程模型。其次,根据高黎贡山隧道的地质构造及水文条件,从水热活动、活动断裂和岩浆活动三个方面分析了隧道高地温的形成条件,分析得出主要热源为高水温和高岩温,为数值模拟分析提供了理论基础。通过使用ANSYS 15.0中的FLUENT模块以高温特长深埋隧道为研究对象,采用数值模拟的方法,对影响施工隧道通风温度场和速度场分布的因素进行了分析,选择送风温度、送风速度和风管出口距掌子面距离三个送风参数进行隧道在高温环境下通风数值模拟。分析了在侧壁送风、拱顶送风、中心送风三种不同送风方式下各种因素对隧道内热环境的作用。根据分析结果,可得中心送风方式比较合理。最后以高黎贡山隧道为依托,根据FLUENT三维数值模拟结果,提出相应的施工通风方案、技术措施和通风管理措施相结合的高地温施工通风安全控制技术,以达到改善隧道施工热环境的效果。
【图文】：

压入式通风示意图

射流巷道式通风示意图
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455

【参考文献】

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6 杨新亮;;拉日铁路吉沃希嘎隧道地热异常特征与防治措施分析[J];铁道标准设计;2014年07期

7 王亚琼;夏丰勇;谢永利;胡彦杰;;特长公路隧道双洞互补式通风物理模型试验[J];中国公路学报;2014年06期

8 宿辉;张宏;耿新春;唐阳;汪健;;齐热哈嗒尔高地温引水发电隧洞施工影响分析及降温措施研究[J];隧道建设;2014年04期

9 曾艳华;胡百万;周小涵;陈中学;刘彦波;;双向行车特长公路隧道通风方案网络分析[J];公路;2013年02期

10 苏舟;曾继练;;娘拥水电站地热成因及解决办法[J];技术与市场;2012年08期

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9 刘钊春;独头掘进隧道施工通风数值模拟[D];西安理工大学;2010年

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本文编号：2626085