公路隧道竖井马头门区域通风优化分析

对公路隧道纵向排送通风方式中竖井马头门区域进行通风优化分析。分析表明,传统的通风设计中将之等同于等断面90°均匀拐弯进行取值的方法存在较大误差,应引起隧道通风工程界的重视。研究表明对马头门区域应同时采取结构优化和加设导流板的辅助措施;导流板数目并不是设置越多越好,设置过多的导流板对通风断面形成阻滞反而加大了风阻损失。只有设置合理数目的导流板,才能有效减少风阻。相关研究结论可供公路隧道通风设计计算参考。     

曲线公路隧道沿程阻力损失数值模拟

基于不可压缩粘性流体的N—S方程和k—ε两方程湍流模型,采用CFD方法对曲线隧道通风沿程阻力损失进行模拟计算。结果表明:曲线隧道中即增加了摩擦阻力损失也增大局部阻力损失;曲线隧道断面形式和通风速度对沿程阻力系数的影响较小,在距入口600m后沿程阻力系数基本达到稳定,入口段沿程阻力系数偏大;沿程阻力系数随半径的减小逐渐增大,半径较小时,增大尤为明显,并提出了小半径隧道沿程阻力系数的计算方法。     

公路隧道排送通风系统升压模式分析研究

基于动量定理及能量守恒定律,推导了公路隧道排、送风升压计算理论公式。并应用数值计算方法求得不同工况下公路隧道排、送风升压值,同时将数值计算结果与理论计算值和规范计算值进行了比较分析。对现行规范排、送风升压计算公式中相关系数进行了修正,并给出了理论合理、形式简单的新的排、送风升压计算公式。相关研究结论可供公路隧道通风设计计算参考。     

公路隧道纵向通风系统局部影响数值模拟

应用CFDesing软件，对公路隧道纵向通风系统中的沿程损失、汇流损失和风机射流作用进行了数值模拟研究。讨论了C．FColebrook公式的适用性和汇流损失、射流风机的影响因素，得出了一些可供设计应用的有益结论。     

公路隧道联络风道局部通风影响数值分析

结合湖南雪峰山特长公路隧道联络风道设计方案，采用了CFD（计算流体动力学）方法对轴流风机与联络风道的连接形式以及联络风道渐变段局部通风压力损失进行分析，以确定出较佳的连接结构形式并计算出联络风道渐变段局部通风压力损失系数。结论可供实际工程设计参考。     

公路隧道联络风道局部通风影响数值分析

结合湖南雪峰山特长公路隧道联络风道设计方案,采用了CFD(计算流体动力学)方法对轴流风机与联络风道的连接形式以及联络风道渐变段局部通风压力损失进行分析,以确定出较佳的连接结构形式,并计算出联络风道渐变段局部通风压力损失系数。     

公路隧道双洞互补式通风系统横通道角度研究

依托某公路隧道研究通风横通道角度对双洞互补式通风系统的影响。通过数值模拟,分析不同角度工况下分流3通与汇流3通因阻力损失不同而引起的送风量差别,提出联络风道中汇流3通因阻力损失是确定横通道角度的关键。计算表明,在通风风速较大时,随横通道角度的减小,汇流3通段阻力损失会急剧变大;横通道角度为60°时,有利于通风网络的气流组织。     

公路隧道扩(缩)径风道局部损失数值模拟

应用有限元数值模拟方法,研究了公路隧道通风中不同几何形状缩径与扩径风道的阻力特性。研究结果表明:突扩风道的出口端与入口端风流速度比的取值不宜小于0.3;突缩风道的入口端与出口端风流速度比的取值不宜小于0.35;渐扩风道的渐扩角宜小于30°,当渐扩角不大于15°时,渐扩风道长度L不宜超过10 m,当渐扩角等于30°时,渐扩风道长度不宜超过3 m;渐缩风道的渐缩角宜小于30°,当渐缩角不大于15°时,渐缩风道长度不宜超过16 m,当渐缩角等于30°时,渐缩风道长度不宜超过3 m。     

公路隧道外水压力的相似模型试验研究

针对确定公路隧道衬砌外水压力的技术难题,利用自行设计的模型试验装置,采用相似理论,进行了38组工况试验。试验主要研究了水头高度、渗透系数、隧道排放量以及组合排放系统等因素与外水压力和折减系数的关系。通过对相似准则的分析得出,进行工程类比时应注意水头高度的相似关系为平方关系。试验结果表明:水头高度越小、隧道排放量越大、围岩渗透系数越小,隧道外水压力则越小;无论隧道是否完全封堵,只要周边存在排水点,且隧道在其渗流影响的范围之内,隧道外水压力就可折减。此外,深入分析组合排放系统的试验结果,提出了对于隧道周边富水洞穴应采用"复合回填"的处治方式的理念。最后指出,采用这种相似模型试验确定的外水压力是岩石隧道外水压力的上限值。     

大断面隧道围岩压力特征综合分析

运用数值计算方法对单洞2车道、3车道、4车道隧道进行计算分析,通过对衬砌结构受力特征的比较研究,表明单洞四车道隧道结构受力比两车道隧道增加了40%以上、部分位移增加60%以上,表明新建大断面隧道与传统的两车道隧道相比,隧道衬砌结构受力状态、隧道围岩压力分布状况变得十分复杂;通过对工程实例衬砌结构参数分析表明,现行隧道松散荷载计算方法难以反映隧道结构的实际荷载隧道,其计算方法的适宜性受到了质疑。     

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.     

特长公路隧道通风竖井施工阶段稳定性分析

结合某隧道2#通风竖井施工项目,采用数值模拟的方法,分析了竖井及风道的施工对围岩衬砌稳定性的影响。研究结果表明：竖井开挖初期,衬砌压应力、壁座拉应力和位移量均随着竖井的开挖逐步增大,最大值分别为8.1 MPa、1.03 MPa和2.62 mm。开挖到第五步和第六步时对衬砌的应力和位移影响最为不利,应采取相应的保护措施。风道开挖后拱底上抬、拱顶下沉,拱底衬砌最大位移量为3.2 mm,临近竖井部位衬砌拉应力值达到3.76 MPa,可能对初期衬砌造成局部破坏。竖井和风道连接部位衬砌和围岩均出现拉应力集中,最大拉应力值分别达到3.8 MPa和1.6 MPa,围岩最大上抬位移为2.66 mm,竖井和风道连接部位出现局部破损,在实际工程的施工中需予以加固。     

不同路面状况对路面摩擦系数影响的试验研究

研究人员利用摆式仪测量了不同路面类型(新、旧两种AC-16沥青路面,以及SMA-16和OGFC-13两种沥青路面试块),在不同路面温度(-30～35℃)、不同湿滑情况(干燥、潮湿、湿润、结冰)、不同污染物覆盖(砂粒、泥土),及其组合状况下的摩擦系数,深入分析了不同路面状况对摩擦系数的影响。研究认为:路面温度、水膜、砂粒(泥土)等路面状况的改变,都可能导致路面摩擦系数的显著变化。温度的下降会使干燥路面的摩擦系数随着下降;路面摩擦系数会随着水膜的出现而显著下降;路面湿润条件下,路面出现泥土将使摩擦系数大幅下降;在冰面铺撒适量砂粒能够显著的增加路面摩擦系数。     

新建铁路路基对下卧公路隧道的影响

为研究新建铁路挖方路基对既有公路隧道的影响,以某铁路客运专线路基上跨某高速公路隧道为依托,通过建立三维有限元模型,分析了开挖过程及运营时列车静载作用下公路隧道结构位移和内力的变化规律。结果表明,随着路堑边坡逐级开挖卸载的进行,隧道结构在竖直方向发生隆起,离铁路路基的位置越近,变形越大;埋深越小,衬砌内力受路堑开挖影响越明显。运营阶段考虑列车荷载时,隧道隆起量有所减少。采用荷载结构法对二衬结构进行内力计算,拱顶处安全系数仅为3.9。针对影响,研究提出施工建议,为同类工程提供相应参考。     

高寒高海拔特长公路隧道温度场分布效应

为了深入分析高寒隧道的温度场分布规律,依托西藏高寒高海拔珠角拉山特长公路隧道,采用数值模拟与数理统计的方法,重点探讨了隧道通风时间、围岩初始温度和隧道埋深3个变量下的围岩温度场分布规律,并引入调热圈概念,得到珠角拉山特长公路隧道调热圈深度与隧道通风时间函数关系式。研究结果表明:不同围岩初始温度下的调热圈是一样的;围岩径向深度越大,其温度变化对围岩初始温度变化越敏感;围岩初始温度越高,监测点的温度变化速率峰值越低,且整体温度变化速率也较小;根据Pearson相关系数分析,调热圈深度与隧道埋深、围岩初始温度无关。     

公路隧道巷道式施工通风瓦斯分布研究

为探究瓦斯公路隧道巷道式施工通风中瓦斯的体积分数分布规律,利用流体力学研究软件FLUENT建立三维隧道模型并进行了数值仿真计算,通过对隧道内部整体、掌子面附近和主洞与横通道连接处瓦斯体积分数分布的研究,分析了隧道内部瓦斯分布的具体特点并深入探讨了内部回流区、涡流区和瓦斯容易聚集的位置。模拟结果表明： 瓦斯从一侧主洞涌出后,不会对另一侧造成污染; 涡流区瓦斯体积分数明显大于周围区域; 风管所在一侧截面上瓦斯体积分数分布明显低于异侧。     

后张预应力筋束孔道摩阻损失测试与探讨

通过对武广高铁客运专线花都特大桥48m ＋80m ＋48m后张法预应力混凝土连续箱梁上的3孔预应力筋束的孔道摩阻损失试验,介绍了预应力筋束孔道摩阻试验的试验方法,采用最小二乘法分析,得到预应力筋束与孔道间的摩阻系数μ和偏差系数k.为该桥的梁体预应力张拉施工提供依据,也为预应力筋束的预应力损失计算提供一定的参考.     

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。