特长公路隧道互补式通风模式

建立了公路隧道互补式通风计算模型, 编制了模型计算程序, 研究了大别山特长公路隧道互补式通风运营模式, 提出全射流纵向通风模式、单U型通风模式与双U型通风模式, 分析了3种通风模式转换的控制条件与2条互补式换气横通道的功能。现场测试了运营状态下大别山隧道内污染物浓度, 对比了计算结果与测试结果。分析结果表明: 大别山隧道互补式通风运营模式灵活、实用, 当上坡隧道交通量不超过11 500 pcu·d^-1时, 可采用全射流纵向通风模式; 当上坡隧道交通量为11 500~4 100 pcu·d^-1时, 可采用单U型通风模式; 当上坡隧道交通量为14 100~8 255 pcu·d^-1时, 可采用双U型通风模式。离上坡隧道入口较近的换气横通道的主要作用是减小上坡隧道内的通风量, 降低通风速度, 离上坡隧道入口较远的换气横通道的主要作用是降低上坡隧道内的污染物浓度。采用双U型通风模式降低了离上坡隧道入口较近横通道的换气量, 减小了通风系统能耗与运营费用。模型计算结果与实测结果相对误差绝对值小于10%, 因此, 通风计算模型精度较高, 可应用于互补式通风计算。     

横通道对双洞互补式公路隧道通风效果的影响

以采用双洞互补式通风方式的某公路隧道为对象,运用ANSYS软件,对不同数量、不同位置的横通道设置条件下隧道内速度场进行三维数值模拟,对比分析了横通道对公路隧道双洞互补式通风效果的影响.研究结果表明,对于长度为1000m的隧道,3条横通道比2条横通道的通风效果好,横通道间距100m比间距50 m的通风效果好,研究结论为可为类似隧道的运营通风方案确定提供参考.     

新龙门隧道射流通风与污染物浓度的数值分析

提出了按具有运动污染源一维非恒定流模型计算隧道内气流速度和污染物浓度分布的方法，并对新龙门隧道进行了数值模拟，阐述了内燃机产生的有害气体的危害及组成成分，并按牵引功率计算出排污量；分析了影响污染浓度分布的各种因素。对列车在洞内交会地点、射流风机工作时间及风机的送风方向进行了综合比较，提出了有利工况。     

双洞互补式隧道通风横通道风机位置的确定

文章分析了诱导风机在横通道不同位置对通风网络的影响。根据射流通风理论,得出射流断面风速大时会导致偏流的出现,影响气流组织的发展。数值模拟结果验证了偏流现象的产生,指出诱导风机射流断面风速及诱导段长度决定风机最佳位置。研究发现,风机设置在横通道前部比设置在中部有利于气流组织,可减少汇流三通处的阻力损失。     

晋阳高速公路隧道通风系统改造与效果分析

晋阳高速公路隧道通风系统经多年运营使用后,运行效果已不能满足通行要求,亟需进行升级改造。根据晋阳高速公路隧道通风系统调查结果,分析制定方案进行改造升级。为检验改造后隧道通风效果,选取最长的牛王山隧道作为研究对象,对隧道内的风速、CO浓度、VI浓度进行监测,分析得出隧道内风速最大值和最小值分别为5.89 m/s和3.73 m/s,CO浓度最大值为43 cm³/m3/m³,VI浓度最大值为0.003 2 m3,VI浓度最大值为0.003 2 m^(-1),均满足设计与规范要求,达到了预期的通风效果。     

公路隧道通风优化设计与控制

为解决公路隧道通风设计中风机的优化配置问题,提出从CO浓度和烟尘浓度需风量和稀释量出发来控制隧道通风系统所需风机数量,同时以CO浓度和烟尘浓度作为模糊输入变量对隧道通风控制系统进行研究,提高隧道通风控制器对隧道内CO和烟尘浓度的敏感性,为改善隧道通风效果和加强通风系统控制提供依据。     

中梁山公路隧道通风效果测试分析

中梁山隧道是在20世纪80年代中后期开始设计修建的我国第1条特长公路隧道,已开通营运15 a。研究了该隧道原有通风系统运行状况。对洞内CO浓度、烟雾能见度和风速等现场测试数据的分析表明,右线隧道现有通风模式能满足现在交通的需求;左线隧道在现有通风模式下,烟雾能见度大大超出现规范规定,营运环境极差,已不能满足现在交通的需求,需进行改造。并提出了改善营运条件的技术建议。     

分水岭特长隧道运营通风系统优化设计

结合张涿高速公路分水岭特长隧道工程地形、气候和气象条件,在推导隧道小时换气次数公式的基础上,提出了合理的分水岭隧道稀释异味需风量的换气次数,进而根据规范相关规定提出分水岭通风标准;对自然风阻的计算提出了修正意见,建议有效利用冬、夏季自然风在分水岭隧道通风中的动力作用,实现分水岭隧道运营期经济可行的通风系统风机配置,为类似特长隧道运营通风系统优化设计提供了借鉴.     

深埋隧道内超前深孔降水模型试验

针对弱胶结富水粉细砂岩极易突水涌砂导致的隧道掌子面坍塌和初期支护开裂变形, 研究了深埋隧道内超前深孔降水方法, 建立了模拟隧道内超前降水的实体模型, 分析了3种降水管和3种抽水泵功率下各时刻模型的水位面变化, 采用三轴试验分析了粉细砂岩在高含水率下的破坏状态。研究结果表明: 降水试验模型切向断面上同一标高测点处中间水头低, 两侧水头逐渐升高, 呈抛物线形式, 反映了超前深孔降水规律; 粉细砂岩在高、低含水率下均呈塑性破坏, 破坏时的轴向应变小于5%;降水过程中地层含水率从20%下降到11%时, 粉细砂岩强度、黏聚力和内摩擦角达到最优稳定状态, 实现了开挖面无水状态; 隧道内超前降水参数应采用管径为65 mm的真空降水管和抽水功率为7.5 kW的真空泵, 且降水管应布置在超前掌子面20 m的隧道两侧边墙处; 在富水粉细砂岩深埋隧道内超前深孔预先降水并辅以注浆加固, 能够实现开挖期间粉细砂岩稳定, 为隧道顺利施工奠定了基础, 也避免了大埋深隧道从地表进行深井降水的困难。     

特长公路隧道相邻洞口流态三维CFD仿真分析

结合秦岭终南山分离式特长公路隧道设计方案,运用了CFD(计算流体动力学)方法对上下行相邻隧道进出口区域的流态进行三维数值分析,以确定出相邻洞口流态特性并提出了降低洞口流态交叉污染的土建工程措施.     

特长公路隧道相邻洞口流态三维CFD仿真分析

结合秦岭终南山分离式特长公路隧道设计方案,运用了CFD(计算流体动力学)方法对上下行相邻隧道进出口区域的流态进行三维数值分析,以确定出相邻洞口流态特性并提出了降低洞口流态交叉污染的土建工程措施.     

单洞对向公路隧道火灾烟气模糊控制

为解决公路隧道火灾烟气对人员的影响, 以单洞对向交通隧道火灾为基础, 建立火灾数值计算模型。在火灾烟气控制中引入模糊控制理论, 模拟烟雾在隧道内两组射流风机之间200 m的区间内往复运动, 通过改变射流风机的风速和方向, 分析在时间为180、360 s内, 风速为1.0、1.5 m.s-1的火灾烟雾扩散情况, 研究了控制区域内烟气的分布和影响规律。计算结果表明: 在火灾点两侧分别开启射流风机, 间歇为30 s、风速为1.0 m.s-1的运行烟气属于小振幅运动, 烟雾基本控制在火源点左右两侧50~80 m的位置; 间歇为60 s、风速为1.5 m.s-1的运行烟气属于大振幅运动, 烟雾基本控制在火源点左右两侧80~100 m的位置; 烟气小振幅运动要优于大振幅运动。     

高速列车气动性能低温风洞试验

采用低温风洞试验对比了中国高速列车HST、法国高速列车TGV和德国高速列车ICE3的气动性能; 基于EN 14067和TSI标准在铝质材料模型上测试了不同侧偏角下列车阻力、升力和倾覆力矩; 利用粒子图像测速技术测量了列车周围流场, 得到了高速列车与空气的相互作用机理和气动现象; 采用计算流体力学方法模拟了高速列车实际运行情况, 并与低温风洞试验流场测试结果进行了对比。研究结果表明: 0°~10°侧偏角下列车阻力系数绝对值从大到小依次为HST、ICE3、TGV, 侧偏角为0°时, 3种列车的阻力系数分别为0.223、0.166、0.140;0°~5°侧偏角下列车升力系数绝对值从大到小依次为TGV、ICE3、HST, 且数值均接近0, 其中ICE3、HST为正升力, 列车受压向轨面力, TGV为负升力, 列车受上浮力; 0°~5°侧偏角下列车倾覆力矩系数绝对值从大到小依次为TGV、HST、ICE3, 侧偏角为0°时, 3种列车倾覆力矩系数分别为0.021、0.019、0.011;HST高速列车由于头部双层造型设计, 在头部曲面过渡处出现流动分离, 增大了列车摩擦阻力和压差阻力, 导致列车阻力系数比TGV和ICE3偏大一些, 但阻力系数在高速列车头型设计技术要求限值0.25之内, 且升力和倾覆力矩性能较好, 列车具有良好的稳定性, 满足高速列车头型气动设计的工程需求。     

浅埋隧道局部存水冻胀作用机制与安全性评价

为揭示寒区隧道局部存水冻胀作用机制并提出有效的衬砌结构安全评价方法, 设计了三维地质力学模型试验, 通过设置3种积水范围冻胀试验工况, 观测冻胀过程中裂缝开展和衬砌结构受力等情况; 改进了局部存水冻胀数值计算方法, 建立了基于岩体力学法并耦合冻胀力和围岩荷载的冻胀数值模型, 对比了不同存水位置、不同局部存水厚度和不同存水范围下隧道冻胀力和结构内力的变化规律, 进一步揭示了局部存水冻胀对隧道受力的影响机制, 评判了衬砌结构的安全性。分析结果表明: 局部存水冻胀具有显著的区域性特征, 衬砌冻胀开裂发生在局部存水与非存水交界处, 冻胀力大小取决于交界处冻胀产生的应力集中效应, 衬砌裂缝多为纵、斜向裂缝; 衬砌局部存水冻胀最不利位置由优到劣依次为拱脚、边墙、仰拱、拱腰和拱顶, 衬砌受力随局部存水厚度的增大而增大, 局部存水范围的增大有利于衬砌受力均匀化; 不同部位局部存水冻胀条件下衬砌结构容许压应力比均小于1, 满足抗压检算要求; 拱顶、拱腰和仰拱容许拉应力比均大于1, 不满足抗拉检算要求, 实际工程应针对上述部位采取适当的防冻胀措施予以处治; 揭示的隧道局部存水冻胀作用机制和建立的衬砌结构安全性评价方法为寒区隧道冻害防治提供了一定理论依据。