公路隧道群洞口污染物扩散特性与窜流机制研究

随着多条隧道洞口近接的公路隧道群数量不断增多,隧道洞口间污染物集聚及交叉影响问题日益突出,然而现有研究中参数范围较小,尚缺乏隧道污染物窜流机制的系统分析。采用CFD模拟结合比尺模型试验研究了公路隧道群洞口污染物扩散过程,分析了20～320 m间距下隧道洞口的污染物扩散流场特征和窜流比变化规律,结合上游射流、下游抽吸影响范围,构建了污染物窜流模型,并得到了可用于工程计算的窜流比经验公式。结果表明：（1）隧道污染物扩散受到上游隧道洞口射流发展和下游隧道抽吸的共同作用。上游隧道污染物扩散符合三维壁面射流理论,开口段各断面的风速、污染物浓度扩展范围及衰减率相近,在分布上满足相似性。下游汇流段长度较短,抽吸未改变上游射流形态。（2）隧道污染物窜流受结构参数L/D（隧道洞口间距/隧道水力直径）和运营参数vup/vdown（上下游风速比）的共同影响,两者对窜流的作用相互独立。随L/D增大,窜流比φs与窜流浓度比φc同步减小;随vup/vdown的增大,φs先保持不变后逐步减小,而φc则先增大后趋于稳定,且该规律并不受隧道断面形式影响。（3）研究构建的窜流比经验公式,与已有研究吻合良好,且适用范围更广...     

双洞公路隧道洞口废气污染影响的数值模拟

以双洞单向公路隧道洞口段气流为对象,采用k-ε双方程紊流模型及组分传输方程组,借助流体计算软件,从不同自然风条件、洞外段设置挡风壁和两隧道洞口不同相对位置(横向间距5～50 m)三个角度,数值模拟了出口废气的扩散情况,并相应得出对另一隧道入口污染的影响程度.研究结果表明,邻近隧道入口受出口废气污染的影响程度随不利风向的自然风速的减小以及两隧道洞口间距的增大而减小;洞外段合理的尺寸与形状的挡壁能有效减少甚至消除出口污染物扩散对其入口的影响.从而推出结论:对于特定隧道,洞口处的常年自然风的风向和风速大小与隧道通风效果息息相关;对于特定地形和特定自然风,可以通过选择适当的洞口间距来改善隧道的通风效果;如两洞口间距很近,则于洞口外两洞间设置挡风壁可有效提高两隧道的运营与防灾通风效果、降低废气污染程度.     

小净距隧道洞口通风交叉污染的数值分析及工程处治措施

在小净距隧道通风过程中,会出现排出的污染空气被吸人到邻近隧道中的交叉污染,严重影响隧道通风的性能和效率.文章以北固山隧道洞口段及隧道外空气域为分析对象,采用k-ε双方程紊流模型及组分传输方程组,借助Fluent软件,模拟不同速度自然风,针对现有洞口设计、洞口外设置中隔墙以及出口施做明洞3种情况,研究隧道洞口以外污染物扩散对邻近隧道的影响.研究表明:隧道洞口接一段距离的明洞,对缓解通风交叉污染效果是非常明显的.     

不同冻土区隧道防寒泄水洞的作用和结构型式研究

高寒地区的公路隧道普遍面临着冻害威胁,极易产生衬砌开裂、边墙挂冰、路面结冰等病害现象,严重影响隧道正常使用和隧道结构安全。防寒泄水洞作为严寒地区较常用的排水设施,已普遍被隧道工程所采用,但在不同隧道中其排水效果相差较大,这是由于对防寒泄水洞作用机理研究甚少,出现防寒泄水洞错误采用所导致的。文章通过分析防寒泄水洞在不同冻土区隧道中的作用,明确了防寒泄水洞在不同冻土区隧道的适用性及其设计要求,并根据稳定冻结的局部多年冻土隧道中防寒泄水洞只是单纯过水作用,提出了新型的防寒泄水洞断面型式、布置设计,降低了排水系统建设成本,减少了防寒泄水洞施工对主洞结构安全和施工进度的影响,保护了多年冻土的原始状态,有利于隧道结构的长期稳定。     

石林隧道斜井转正洞交叉口施工技术

隧道斜井转正洞交叉口施工中,合理的施工方案是确保施工安全和确保工期的前提。石林隧道斜井与正洞交叉口施工中,按照不同的围岩级别采用了不同的斜井进正洞方法:Ⅱ、Ⅲ级围岩宜采用全断面开挖法直接进入正洞;Ⅳ、Ⅴ级围岩采用导洞转向法,斜井施工至与正洞交界后,以圆曲线形式转体进入正洞。特别是斜井与正洞相交处,安排了详细的施工程序,确保了隧道斜井顺利进入正洞,保证了隧道施工工期和施工质量。     

短距离连续公路隧道群光环境特征及 减光措施研究

短距离连续隧道的照明与单体隧道照明有着明显的不同,受山体的影响,连续隧道洞外亮度往往低于一般单体隧道.驾乘人员通过连续隧道时会经历明显的"暗-亮-暗"的过程,从而形成不舒适眩光,因而掌握连续隧道洞外亮度变化规律和进行有效控制非常必要.本文采用数值模拟方法分析了国内某短距离连续隧道的洞外亮度变化规律及减光措施效果.     

大断面黄土隧道弧形导洞法施工关键技术研究

郑西客运专线黄土隧道总长约52 km,涉及多种类型黄土地层,且隧道埋深及含水量变化大,属于极为复杂的大断面黄土隧道群.为保证隧道安全、快速施工,结合现场施工实际和测试结果,对大断面黄土隧道采用弧形导洞法施工的变形特点进行了研究分析.研究结果表明,弧形导洞法不仅适用于不同埋深条件下的砂质及粘土老黄土隧道,而且可用于浅埋非饱和砂质新黄土隧道.文章针对三台阶七步开挖的弧形导洞法提出了核心土、短台阶、大拱脚、快封闭等关键施工技术和施工要点.     

隧道洞渣在改良路基中的应用

文章以巴平高速公路工程高液限土路基为研究对象,提出采用换填法,以隧道洞渣为原材料对高液限土进行换填,并通过试验探究隧道洞渣改良高液极限土的力学性能。结果表明:不同掺量隧道洞渣可显著提高土体的强度,且15%为隧道洞渣掺量的最佳值,可以显著提高路基土体性能。同时,对隧道洞渣改良土在15%掺量下路基边坡稳定性进行了数值模拟,进一步验证了利用隧道洞渣改善路基土性能的可行性。研究结果可为类似工程提供指导。     

双洞互补式通风在公路隧道中的应用

针对4~7 km长隧道左右线通风负荷不平衡的问题,文章提出了一种新型的隧道通风方式——双洞互补式通风,在左右线隧道之间设置两条换气通道,在下坡隧道内设置富余的射流风机,将下坡隧道富余的新鲜空气通过换气通道送入上坡隧道,稀释上坡隧道污染物浓度;同时将上坡隧道污染空气通过横通道送入下坡隧道,降低下坡隧道内风速,从而使两条隧道内空气质量均能满足卫生标准。文章详细推导了该通风方式的设计理论和计算公式,运用公式对某隧道进行通风优化设计,利用通风网络计算风机配置规模,分析其经济效益。结果表明:采用该通风方式,可以在无需修建通风井的情况下,满足隧道内通风要求,从而减少初期投资和运营管理费用,经济效益显著。研究成果对公路隧道通风方式的选择提供了新的途径。     

裸洞隧道病害整治及防护技术研究

文章通过对裸洞隧道病害形成的应力场分析,对病害产生的原因进行了研究;根据裸洞隧道病害的不同形式、病害表现和发展状态将整治防护措施分为五个等级,并给出了相应的示例。通过数值模拟分析并结合实际工程实例,提出了裸洞隧道病害整治最为常用的三种方法,其中通过注浆改善围岩条件是最为有效的方法。现场实测结果与计算较为吻合,显示了裸洞隧道病害整治防护措施的有效性和合理性。     

静电除尘在天山胜利隧道通风中的应用研究

超长公路隧道通风方案的选择将直接影响隧道的工程造价、运营安全以及运营效益等。基于此,文章以天山胜利隧道工程施工为背景,分析了静电除尘+送排式通风方案在超长隧道中的适用性,探讨了天山胜利隧道拟采用通风方案的优缺点。结果表明:该方案土建工程造价低,运营维护容易,特别是可以将污染空气就地净化,对于保护大气环境,降低隧道周边污染,具有无法替代的优势。     

大峡谷隧道进口段施工通风方案设计

目前针对隧道施工通风已开展了较多研究,但是对于长距离公路而言,其施工规划受隧址区地质情况、工期等因素影响,因此其施工规划不尽相同。本文以大峡谷隧道为例,通过对不同区段地质情况的研讨和分析,综合考虑了现有通风设备以及现场施工情况,进行通风方式选择、施工工区划分,再进行风量计算、风阻计算、通风设备选型,形成一套完整的长大公路隧道通风设计方案。     

气压法在小直径盾构隧道施工中的应用

结合某电厂过海电缆隧道工程，详细介绍了气压法施工的气压系统、气闸墙及人行闸结构气压值的设定、气压施工工艺、安全措施以及施工的效果。     

齐岳山隧道进口背斜地段岩溶发育特征分析与治理

齐岳山隧道全长10 528 m,是在建铁路宜万线第三长隧道,隧道进口采取反坡施工。在进口齐岳山背斜地段施工过程中,先后揭示了6个大型岩溶,充填物有水、淤泥、粘土和块石土等多种,水量、水压不等。根据充填介质和工程及水文地质特征,施工中有针对性地采取了释放、排泄、注浆等不同措施,使不同类型的岩溶得到了有效的治理。     

公路隧道开挖与支护数值模拟分析

文章以某公路隧道为工程背景,采用Midas/GTS有限元程序对其施工过程进行二维弹塑性数值模拟,分析得出施工阶段隧道围岩位移、应力的变化规律和开挖引起的塑性区,以及初期锚喷支护结构所产生的内力,为公路隧道设计和施工提供理论依据和指导。     

南京长江隧道管片结构健康监测系统设计与应用

基于隧道穿越地层的工程地质与水文地质条件、管片布置形式以及隧道结构设计方案，设计了南京长江隧道管片结构健康监测系统，以隧道左线浦口侧江堤下监测环为例，分析了隧道施工阶段管片所受环境地质作用与结构响应状态，确定该阶段内监测环管片结构处于“健康”的工作状态。     

西气东输中卫黄河隧道设计与施工

西气东输中卫黄河隧道是国家能源战略西北通道的咽喉工程,是西气东输备用通道和西气东输二线管道的主要通道,隧道内管道最大输气能力为470亿m3/年。文章介绍了西气东输中卫黄河隧道的工程地质、水文地质概况,以及设计原则和施工方法,总结出了油气管道水下隧道工程的设计和施工特点。     

运营盾构隧道不同椭圆度变形情况下受力性能分析北大核心CSCD

地下结构施工不当会对邻近既有地铁盾构隧道结构产生巨大影响。文章以广州市某地铁线路下穿施工导致既有运营地铁盾构隧道产生较大变形的工程实例为背景,分析了既有隧道结构因地层损失产生不同椭圆度变形情况下管片结构的受力情况。基于工程实测数据,运用三维有限元分析软件,考虑了管片接头处的螺栓孔等细部构造,研究了管片椭圆度与结构应力状态之间的量化关系,并分析了结构的塑性变形情况及其发展趋势。结果表明:随着盾构隧道管片椭圆度的增大,结构最大主应力值与最大剪应力值均增大,且盾构隧道结构最大剪应力与椭圆度呈线性相关关系;盾构隧道结构最大主应力随椭圆度变化更加明显,与椭圆度呈非线性相关关系。     

复杂环境超小间距隧道盾构掘进施工技术北大核心CSCD

针对浅埋超小间距隧道盾构施工,文章以特拉维夫红线轻轨工程西标段双线盾构施工为工程背景,从隧道加固施工、盾构掘进控制、监测控制与应急管理等方面进行系统研究。结果表明,加固施工在小间距盾构隧道施工中至关重要,可有效降低隧道施工风险;对未加固的小间距盾构隧道施工,应保持土压平稳,加强土压精细化控制;严格控制出渣量,做好渣土改良,控制土体损失率低于0.3%;在盾壳外部注入膨润土或克泥效,可有效地减少邻近隧道的位移量;应结合实时监测数据,控制回填注浆量及注浆质量;隧道施工过程应加强对邻近既有建筑物的监测。     

隧道洞口沉降分析与变形预测

山岭隧道进洞是隧道施工的开始,也是关键环节,由于施工扰动造成地应力的重分布,成为洞口边坡滑动或者洞口浅埋段塌方的诱导因素。因此,合理的施工方案与施工计划对控制洞口边坡以及浅埋段的稳定性至关重要。文章结合江西省景婺黄(常)高速公路新建隧道洞口施工过程中的沉降问题进行了探讨,并结合施工监控与反分析预测技术提出了一些针对性的工程技术措施,为工程的顺利进行提供了技术保障。