带出口匝道城市隧道通风特性比尺模型试验

通风特性是影响城市隧道内外环境的关键，为深入研究带出口匝道城市隧道风量及风量分配的变化规律，获得隧道总风量及分流比的高效控制策略，基于相似理论，设计并搭建总长为38 m的1/20带匝道隧道通风比尺模型，研制可实现8台模型风机联动的变频控制系统、16个断面的速度及压力数据的实时测量与自动采集系统（该系统在风速u ≥ 2.5 m·s^-1时，比尺模型同步满足阻力、惯性力和压力相似准则），进行各通风段射流升压力变化对隧道内风量及风量分配的影响试验。结果表明：隧道主线通风段与匝道通风段风量存在联动耦合效应，当调节某通风段射流升压力时，该通风段及与之串联的通风段风量均随着射流升压力的增大而增大，与之并联的通风段，风量随射流升压力的增大而减小；总风量和分流比分别是影响城市隧道内、外环境的关键因素，调节分流前主线段射流升压力不改变分流比，但对控制隧道总风量变化最为高效，单位射流升压力作用下的总风量变化幅度达1.43%·（N·m^-2）^-1；调节分流后主线段或匝道段射流升压力对隧道总风量的影响有限，但能有效控制分流比，单位射流升压力作用下的分流比增幅分别为（-4.43，4.16）%·（N·m^-2）^-1；利用分流前主线段的射流风机控制隧道内环境，利用分流后主线段或匝道段的射流风机控制隧道外环境，是最为高效的通风控制方法。     

基于流体力学相似理论的“互补式+排烟竖井”组合通风模型试验研究

为研究"互补式通风+排烟竖井"组合通风方式隧道内风速变化规律,采用物理试验研究手段,对初步拟定的隧道通风方案进行模拟研究。针对营尔岭隧道建立1∶10的通风物理模型,观察隧道模型各区段内气体的流动状态。研究结果表明:竖井采取排风状态,打开上行隧道竖井阀门,增大竖井风机频率时,上行隧道送风段及其短道段风速保持稳定,排风段风速减小;下行隧道送风段内竖井到隧道出口段风速减小,竖井到右线横通道段风速保持稳定,短道段和下行隧道排风段风速增大;打开下行隧道竖井阀门,增大竖井风机频率时,上行隧道内的风速均保持增大;下行隧道排风段风速有缓慢增加趋势,但总体上各个区段的风速基本保持稳定。     

某客专隧道洞口段道床隆起病害分析与整治

为解决GZ隧道洞口段道床隆起引起列车限速运行的问题,采用人工测量及补勘等手段,探索道床隆起病害的原因,并提出相应的整治措施; 采用人工及自动测量方法监测道床隆起整治前后的道床变形,以分析评价道床隆起的整治效果。结果表明： 1）洞口段位处浅埋、偏压和基底承载力不均的组合工况中是道床隆起的主要外因,隧道开挖引起的地层偏压调整不充分,偏压力对隧底结构的挤压造成道床横断面出现不同程度的隆起; 2）针对明洞段地基不均和隧道洞口浅埋且地形偏压等主要因素,提出道床隆起整治采用明洞耳墙底注浆、洞外锚固桩、道床锚杆等加固措施; 3）自动监测成果表明,整治前K1966+310.0～+322.5段测点L6～L8、L10、L11的上拱速率为1.38～3.70 mm/月,整治后2018年2月15日-9月7日测点L6～L8、L10的上拱速率为0.53～0.69 mm/月,上拱速率减小了56.6%～85.1%,2018年5月13日-9月7日测点L11未继续上拱; 4）人工监测成果表明,2018年3月22日-9月7日,除了K1966+320.0测点B2和K1966+325.0测点B2明显隆起外,K1966+300～+340段各测点上拱缓慢,且部分测点有小量值沉降; 5）据目前监测成果,初步分析认为本段道床隆起整治目标未完全实现,道床变形监测仍在继续,应继续进行整治效果监测与分析。     

高黎贡山隧道1号竖井设计及分析

为了满足高黎贡山隧道竖井施工任务要求，综合隧道所处环境及竖井能力需求，按照竖井井口、井筒、井下3方面统筹考虑的总体设计思路，提出高黎贡山隧道1号竖井设计关键问题的解决方案： 1）根据井口地形、地貌条件及提升设备、井口车场布置要求，合理布置井口场坪； 2）根据竖井功能定位，竖井宜采用主副井模式； 3）根据井下施工的出渣量、材料数量、人员进出量等综合考虑竖井断面尺寸； 4）当地质条件、水文地质条件允许时，竖井宜采用短段掘砌混合作业法施工，设置模筑混凝土井壁； 5）竖井提升设备宜按井下施工期间的要求考虑，建井期间各设备之间能力应匹配； 6）竖井施工能力应满足井下施工期间出渣、进料要求，并留有富余； 7）井底车场应结合运输方式及进料、出渣等功能要求确定； 8）竖井安全保障应首要解决地下水问题。目前高黎贡山隧道1号竖井主井已完成建井，结果表明铁路隧道竖井按照以上设计方法及思路是可行的。     

基于大断面高铁隧道的施工通风时间理论预测方法研究

为了获得隧道施工中风管出口到掌子面的距离（以下简称“风管距离”）以及风管出口风量对施工通风时间的影响规律，以郑万线机械配套施工的大断面高速铁路隧道为工程依托，采用CFD数值模拟和多项式拟合数值分析方法对1D、2D、3D、4D（D为断面当量直径）的风管距离搭配2 000、2 500、3 000、3 500 m3/min 4种风管出口风量作用下的最少通风时间进行研究。研究结果表明，施工通风时间受风管距离与风管出口风量2个因素的影响，通风时间t与风管距离x之间关系可以表示为t=ax2+bx+c的形式，且式中各项系数均可以通过多项式拟合表达为风管出口风量Q的函数，故研究可得出通风时间t与风管距离、风管出口风量间的函数关系式为t=f(Q)x2+g(Q)x+h(Q)，同时运用该公式对向家湾隧道工程实例的通风时间进行预测。研究成果为郑万线隧道机械化快速施工通风时间的确定提供了理论指导，研究揭示的规律及所采用方法对类似隧道工程施工通风时间的确定具有一定的参考价值。     

双线隧道共用竖井排风时中隔板高度优化模型试验

在公路隧道竖井送排式纵向通风系统中,上下行隧道共用竖井排风的工况日趋广泛,为降低通风能耗,对竖井底部中隔板高度进行物理模型试验研究,测试不同风量和中隔板高度时能量损失的变化规律.结果表明在两隧道需风量比值为0.6～1时,中隔板高度宜取风道高度的0.55～0.65倍.     

城市浅埋隧道竖井排烟烟气逆流的影响研究

为研究浅埋隧道中烟气逆流长度的影响因素，以武汉东湖隧道为工程背景，采用量纲分析法，构建竖井排烟隧道内火源上游烟气逆流长度无因次表达式，并通过数值模拟，量化研究火源热释放速率、纵向送风风速、竖井与火源距离、竖井宽和高对火源上游烟气逆流的影响。结果表明： 上游烟气逆流长度随火源热释放速率、竖井与火源距离增长而增大，但当超过一定值时，烟气逆流长度均趋于稳定； 随着隧道纵向风速和竖井宽度的增加而减小，且不受竖井高度变化的影响； 同时，火源热释放速率与纵向风速的影响明显强于其他因素。创新性推导出了考虑火源热释放速率、纵向送风风速、竖井与火源间距、竖井宽度情况下火源上游无量纲烟气逆流长度的预测公式，且与数值模拟结果良好吻合。     

公路隧道通风设计若干问题探讨

长大公路隧道的通风系统工程造价高、运营能耗大,通风系统设计合理与否,对长大隧道工程建设有重要影响。现行的《公路隧道通风照明设计规范》(JT J 026.1-1999)在隧道自然风阻力计算、根据稀释烟雾计算隧道需风量、竖井送排式通风系统中“不应有短道回流”等方面存在一定问题。在分析论证的基础上提出:(1)隧道自然风阻力应由自然风等效压差确定,在缺少工程实地观测资料的情况下,假定隧道自然风阻力为常量,并在10~30 Pa之间取值;(2)依据稀释烟雾计算隧道需风量时,在公式中应引入烟雾的质量浓度或烟雾的体积浓度,并用其替代公式中的一般烟雾浓度;(3)竖井送排式通风系统中宜变短道顺流为有控制的回流。     

国内规模最大的一座公路隧道通风竖井将在秦岭终南山特长隧道区建成

陕西秦岭终南山特长隧道在西安一安康高速公路上，隧道长18．02km，是我国目前最长的一座隧道。其营运通风方案是在左右线共设三座竖井，竖井底由风道（穿过风机房）与隧道相连。中交隧道公司中标的二号竖井是一座规模最大的公路隧道通风竖井，井深661．1m，直径12．8m，通风道3个，累计长1906m，风机房面积1681m^2，附属洞室长652．5m，工期20个月。针对此项工程，在地质复杂、技术标准高、施工难度大、工期紧、任务重的情况下，中交隧道公司正进一步完善施工技术方案，制定施工组织设计，调配施工所需资源，积极进行施工准备工作。     

盾构砂性渣土-泡沫混合物渗透性影响因素研究

渣土改良是确保土压平衡盾构在砂性地层中安全高效掘进的重要措施。目前盾构渣土常用的改良剂是泡沫剂,泡沫与砂性渣土混合后能有效降低刀盘扭矩、提高渣土的抗渗性。为研究盾构砂性渣土-泡沫混合物渗透性的影响因素,通过常水头渗透试验,从砂土级配、泡沫剂体积分数以及泡沫注入体积比3个方面分析混合物渗透系数的变化规律。结果显示： 1）混合物的渗透系数与等效粒径d20呈正相关变化; 2）随着时间的增加,混合物的渗透系数K20逐渐增加; 3）随着泡沫剂体积分数的增大,混合物的渗透系数先减小后增大; 4）当泡沫的注入体积比达到一定值时,混合物的渗透系数趋于稳定。     

公路隧道双洞互补式通风的设计方法与试验

针对单坡隧道左右线通风负荷不均衡的问题,提出了双洞互补式通风方式,详细推导了左右线隧道长度不同、换气风量不同时双洞互补式通风的计算方法;采用物理模型试验,验证了双洞互补式通风方式的可行性和可靠性;利用双洞互补式通风设计方法对某隧道进行了简要的通风设计,通过比较单斜井送排式通风方案和互补式通风方案的配机功率,分析了互补式通风方案的经济效益.结果表明:双洞互补式通风方式利用下坡隧道作为上坡隧道的换气竖井,用空气质量较好的下坡隧道内新鲜空气去稀释空气质量较差的上坡隧道内的污浊空气,减小了通风系统规模,均衡了左右线隧道风量,降低能耗,节约了初期投资,具有良好的经济和生态效益.     

公路隧道通风竖井施工方法

0 引言 随着高等级公路的不断发展,山区隧道也越修越长.从目前的工程实践来看,5 km以上的特长隧道如不采用分段式纵向通风,洞内风速很可能超过《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）的规定（10 m/s）[1].另外,如果发生火灾时,隧道内的排烟路径不能太长,应尽可能分段通风、分段排烟,而实现分段通风的最主要手段就是设置通风井.在公路隧道通风井的选择上,竖井可以大大减小通风阻力,从而降低通风运营费用,所以从国内外的发展趋势来看,越来越多的隧道工程通风井选择了竖井.     

特长公路隧道送排式通风设备配置的优化研究

根据某特长公路隧道不同行车速度下的风量计算,运用通风网络理论,进行了送排式通风射流风机和轴流风机的优化配置研究.研究表明:竖井(斜井)分段送排通风设计时,应通过各行车速度及风量计算射流风机台数,合理配置射流风机;如按最大行车速度设计可能会导致某一速度情况下风量不足,最小行车速度设计又将导致隧道通风能力严重过剩.主风机的选型应结合射流风机设置的控制风量进行.按最大设计风量计算,将导致主风机的选型偏大;按最小设计风量计算,将导致主风机的选型偏小,而射流风机的能耗会急剧增加.     

新通风规范对公路隧道需风量计算的影响分析

新的公路隧道通风设计细则于2014年7月颁布,与上一规范相隔15年之久,在CO排放基数、CO要求浓度等方面发生了巨大变化,在隧道通风设计方面,直接影响设计需风量的变化。总结了新旧规范主要差异之处,并就设计阶段通风量计算与运营阶段的通风管理工作变化展开影响性分析。选取了1km、2km、3km、4km、5km等5条山区高速公路隧道,假定其通风方式均为纵向式通风,并且其他条件一致,分别计算新旧规范下对应的设计需风量。计算表明,新规范下长度小于3km的长隧道需风量增幅较大;长度为3km的隧道设计需风量几乎不变;长度在3~5km的隧道需风量明显减少。     

火灾模式下公路隧道竖井温度场分布试验研究

公路隧道发生火灾时,高温和热烟气对隧道威胁巨大,竖井的烟囱效应严重影响温度和烟气的扩散,目前对竖井内温度发展情况的研究甚少。为分析火灾发生后竖井内的烟流特性及温度场的分布规律,利用大比例模型试验,以秦岭终南山公路隧道为研究对象,考察了不同火源点位置、通风工况、火灾规模情况下竖井内温度场的分布规律,对分析其它长大公路隧道火灾时竖井内温度场的分布也有一定的借鉴意义。     

雪峰山隧道运营通风模型实验研究

雪峰山隧道是国道主干线上海至瑞丽高速公路湖南省境邵阳至怀化段的控制性工程,位于邵阳与怀化两市交界山区.雪峰山隧道全长7 km,是湖南省目前拟建设的第一长公路隧道,而且是国内第一座采用双竖（斜）井三段送排式通风的隧道.由于两竖井通风方式的运营调节要比一座竖井通风方式复杂得多,压力、风量平衡、气流短路、回流等相对难以控制,需要开展专项攻关.雪峰山隧道运营通风模型实验研究的目的,是为了通过研究论证该雪峰山隧道通风方案的合理性,进一步了解该隧道运营通风的基本方法和原理,为该隧道运营通风方案提供可靠的技术保证并为实际工程服务.     

组合式通风对特长高瓦斯隧道瓦斯分布规律的影响

为研究特长高瓦斯隧道运营期不同通风方案下瓦斯浓度的分布规律,通过数值模拟软件Fluent建立瓦斯在隧道内的运移模型,分析了运营期隧道在自然通风+竖井通风、自然通风+射流风机、自然通风+竖井通风+射流风机等3种不同组合通风方式下的隧道内气体速度流场和瓦斯分布规律。结果表明：1)当瓦斯释放点位于竖井位置下游时,会导致下游瓦斯浓度变高;2)射流风机开启后,隧道内气体流速会相应增大,在射流风机前方的风速可达10 m/s以上;3)自然通风+射流风机的组合通风方式优于其他组合式通风方式,其隧道内瓦斯平均浓度值为0.48%,较自然通风+竖井通风、自然通风+竖井通风+射流风机组合的最优值分别降低了44.83%、31.43%。研究结果可供运营期特长高瓦斯隧道通风参考。     

特长跨海公路隧道排烟道辅助通风下排风口设计参数的数值模拟研究——以青岛第二海底隧道为例

针对特长水下隧道不设竖井运营通风方案下的参数优化,依托青岛第二海底隧道在海中不设竖井的新型运营通风方案,利用CFD软件Fluent建立三维数值模型,分别研究2种不同形式排风口(整体式和分离式)、排风口面积、风阀及顶部烟道分岔口位置对风流局部阻力系数的影响,得到最优通风参数及相应的局部阻力系数。研究结果表明:1)在其他条件相同的情况下采用新型通风方案时,整体式排风口优于分离式排风口;2)随着排风口面积增大,排风口段局部阻力系数逐渐减小,减小速率逐渐降低,排风口面积宜取45m~2左右;3)随着风阀与排风口距离增大,局部阻力系数逐渐减小,但减小幅度不大,风阀与排风口距离宜取10m左右;4)随着顶部烟道分岔口与排风口距离增大,局部阻力系数呈现先减小后增大的变化趋势,顶部烟道分岔口与排风口距离宜取10～20m。     

公路隧道互补结合竖井送排的改进型混合通风方式研究

针对特长公路隧道常规分段纵向式通风系统运营费用昂贵的问题,提出采用双洞互补与竖井送排相结合的改进型混合通风方式。在理论分析的前提下给出换气横通道与竖井的合理结合方案,详细推导适用于超出常规双洞互补通风方式限制长度的隧道的改进型混合通风方式计算方法;通过比较传统分段通风方式和改进型混合通风方式的交通风与隧道结构利用效率,对改进型混合通风方案的经济效益进行工程实例分析。结果表明：改进型混合通风方式与常规分段纵向式通风方式相比,前者有效地提高了交通风的利用率,降低了由于交通风太过富余而对隧道通风产生的不利影响,同时减少了资源的浪费;在最不利的行车阻滞工况下,改进型混合通风方式需要通过竖井进行送排的风量之和由1 723.06 m³·s^-1降至804.62 m³·s^-1,降幅达53.3％,有效地减少了轴流风机的功率,降低了对竖井的设计要求;在隧道通风最不利工况下,射流风机的配机功率提高了84%,轴流风机配机功率降低了52.4%,虽然射流风机购置费用增加,但总配机功率仍然减少13.1%,极大地节省了运营费用;在土建方面,改进型混合通风方式增加了2个横风道,取消了部分送排联络通道,相互抵消,但竖井的规模减小,土建费用有所下降;改进型混合通风方式增加了2条排烟通道,解决了双洞互补通风方式中火灾排烟困难的问题。     

金家庄特长螺旋隧道施工通风方案优化分析

为加快长大隧道施工进度，多采用开挖斜井增加工作面，而多工作面同时施工时，通风成为影响掘进速度的重要因素。以金家庄螺旋隧道斜井工区工程为依托，针对左线现有压入式通风方案工作面风量较小、通风效果较差的问题，提出风仓式通风方案。采用三维数值模型对2种方案的“风机-风管-隧道”系统进行计算分析，并将数值计算所得测点风速与现测数据进行校验。计算结果表明： 1）现有压入式通风，风管供风量和洞内风速均不能满足隧道施工通风要求； 2）采用风仓式通风方案后，能较好地控制工作面风管出口风量，使各工作面风量满足要求； 3）风仓式通风具有灵活性，可随着隧道开挖进尺的增加，调节风仓内风机，控制工作面风量； 4）风仓式通风能减少风管长度和转角，从而减少漏风量和风压损失，较好地为工作面提供风量。本文研究成果可为类似工程提供参考，具有实际工程意义。