公路隧道考虑多车型的CO海拔高度系数研究

现行公路隧道通风设计中考虑CO的海拔高度系数取值主要是针对低海拔隧道,而海拔超过2 200 m的取值均按照线性延伸处理。随着汽车技术水平的不断进步以及西部高海拔公路隧道的不断涌现,考虑CO的海拔高度系数规范取值正确与否值得商榷。文章通过对汽油车各车型CO排放量的现场实测,推导了一种考虑多车型的CO海拔高度系数的计算公式,提供了一种较为准确地计算隧道需风量的可行方法。依托某隧道工程实例,分别采用规范中考虑CO的海拔高度系数值以及考虑多车型CO海拔高度系数修正值来计算该隧道需风量及风机功率。通过对比分析,采用考虑多车型CO海拔高度系数修正值计算的风机功率将显著降低。     

考虑海拔、纵坡因素的高原特长隧道需风量研究

文章从影响高原地区特长公路隧道通风的海拔高度和纵坡这两个因素出发,根据相关文献中关于海拔高度系数的实测结果,以青海大力加山特长隧道为依托,对规范中的海拔高度系数进行了修正,进而重新计算了隧道需风量,并结合纵坡对车速的影响,合理确定了控制工况车速下的需风量,为下一步通风方案的制定奠定了重要基础。     

高海拔特长公路隧道施工作业环境改善关键技术研究

国道317线雀儿山特长公路隧道具有"高海拔、高地应力、低温、低气压、低氧"等特点,施工初始阶段通风效率低、内燃机械排放的有毒有害气体含量高等因素造成隧道内施工作业环境差,极大影响施工人员身体健康,威胁人身安全。基于此,文章开展隧道内施工通风、制氧供氧及内燃机械有害气体减排技术研究,提出了高海拔特长公路隧道施工作业环境改善关键技术,实现了雀儿山隧道安全、均衡、快速施工。     

凤凰山隧道平导特长距离独头掘进通风设计

文章针对新建线黄织铁路工程凤凰山隧道出口作业区平行导坑独头掘进4 200 m通风施工难点,介绍了凤凰山长大隧道出口线路左侧设置平行导坑采用巷道式射流通风的设计方案,解决了超长距离施工通风难题,创造了小断面(3.5 m×3.6 m)隧道有轨运输独头掘进4 200 m的记录,为类似工程施工提供借鉴。     

公路隧道双洞互补式通风适用性分析

为研究公路隧道双洞互补式通风的适用性,文章基于隧址海拔和温度、隧道长度和纵坡、隧道交通量和交通组成、隧道双洞间距等因素对互补式通风负荷比及通风效果的影响进行计算分析。研究结果表明:当隧道上下行通风负荷比大于1.5或隧道单向纵坡绝对值在1.5%~2.0%之间时,适宜采用互补式通风;隧道长度在4.5~6 km之间时,采用双洞互补式通风最经济实用;交通量和交通组成的影响关系显示隧道大型车混入率在35%~50%之间时宜考虑采用互补式通风;双洞隧道适合采用互补式通风的最小间距为30 m。     

日本道路隧道通风系统和隧道防火排烟设施的发展

正1958年,全长3 461 m的关门海底隧道设置了通风系统。这是日本第一次在道路隧道中设置通风系统。从此,通风系统得以不断发展,以适应城际、市区高速公路以及一般公路的通行需求。目前,日本有超过1 000条设置通风设施的隧道。日本第一代隧道通风系统为横向通风系统,之后很多城际高速公路隧道采用半横向通风系统。     

南大梁高速公路华蓥山隧道施工通风优化研究

射流巷道式通风是一种常见的施工通风方式。为探明巷道式通风的流场及污染物分布特征,文章以南大梁高速公路华蓥山隧道为工程背景,采用流体力学软件Fluent建立了射流巷道式通风的三维数值模型,研究了隧道内的通风流场,以及隧道穿越煤矿采空区时硫化氢涌出情况下有毒有害气体在隧道内的分布情况。结果表明,现有通风风量分配不够合理,导致隧道内存在低风速区,有害气体浓度较高;其问题可通过增加对掌子面供风量和设置局扇的方式来解决;当风管风速达到26 m/s时,低风速区完全消失;在横通道前设置局扇,也可以使隧道内风速达到2 m/s,同样可以消除低风速区。     

特长隧洞TBM施工通风系统设计

以辽宁大伙房水库输水隧洞工程为背景,详细设计了TBM2标段独头掘进9 km的施工通风系统,选取了漏风系数、摩阻系数等特征参数,计算了风量、风压和通风功率,并对通风设备及其布置进行了优化匹配。在世界上首次采用了每段长度为300 m的2.2 m通风软管,取得了很好的通风效果。     

高海拔特长铁路隧道紧急救援站位置选型研究

为给高海拔特长铁路隧道紧急救援站位置选型提供理论依据,进而完善高海拔铁路隧道防灾疏散救援设计要求,文章以某典型高海拔特长单洞双线隧道为依托,分别采用火灾动力学三维模拟软件FDS及人员疏散软件Pathfinder建立全尺寸火灾模型和疏散模型。通过分析不同海拔高度、不同紧急救援站位置时站内纵向可见度、温度分布规律及人员必需疏散时间分布规律,得到各情况下人员可用安全疏散时间及必需安全疏散时间,进而明确不同海拔高度下紧急救援站位置。研究结果表明:海拔高度在3 000～4 000 m时,人员可用安全疏散时间、必需安全疏散时间均满足6 min要求;高海拔铁路隧道位置选型应以人员必需安全疏散时间最短为原则;海拔高度为3 000m,3 500 m和4 000 m时,紧急救援站最佳位置分别为距洞口10 km,20 km和15 km处。     

特长公路隧道通风设计若干问题与对策

目前,我国在特长公路隧道的通风设计中,在隧道自然风阻力计算、根据稀释烟雾计算隧道需风量、送排式通风系统中“不应有短道回流”和通风斜井倾角选用等方面存在一定的问题。文章在对问题进行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;(4)隧道通风斜井的倾角不要受矿山常用的斜井倾角的限制,应视隧道的具体工程条件灵活取用。     

八达岭地下站区间隧道火灾控制研究

采用FDS软件对八达岭地下车站相关隧道段的火灾工况进行三维数值模拟计算,结果是火灾强度为20 MW时隧道段的临界风速为3 m/s;采用一维数值模拟方法研究分析了火灾发生在隧道段不同位置时的通风方案,结果表明:合理的利用竖井内轴流风机,可以最大限度地减少隧道内射流风机的数量。     

连拱隧道先行洞室支护体系施工力学性态研究

结合连拱隧道工程实践,对隧道施工中先行洞室支护体系应力进行相关监测,分析不同开挖工序下应力变化规律。研究结果表明:先行洞室上台阶及仰拱开挖引起了支护应力较大变化及重分布,为支护稳定的控制点;隧道开挖对支护应力的纵向影响距离大致为隧道跨度的2倍,约为20～25 m;开挖效应消失后,左右拱圈45°处应力的时间效应较其它位置要明显;封闭支护结构是改善结构受力的有效途径,应及时施作仰拱和形成封闭环。该研究结论可为类似条件下连拱隧道设计施工和现场监测提供借鉴与参考。     

高烈度地震区公路双连拱隧道地震动力响应研究

针对目前尚未对高烈度地震区双连拱隧道这种特殊的结构形式进行具体深入的动力响应研究的现状,从土-结构相互作用模型出发,运用数值分析方法对连拱隧道进行了三维弹塑性分析,主要研究水平方向上传播的剪切波所引起的双连拱公路隧道的地震动力响应。从计算结果看出,随着埋深的增加,双连拱隧道衬砌的水平位移逐渐减小,衬砌内力逐渐增大,而变化趋势逐渐平缓;随着中墙厚度的增加,隧道衬砌水平方向的位移峰值逐渐增大,因此建议采用2.2 m厚中墙。研究结果表明,连拱隧道衬砌的仰拱、墙脚及拱肩为抗震的薄弱环节。     

某富水断层隧道涌水治理方案优化分析及工程应用北大核心CSCD

以武九高速高楼山公路隧道为例,针对以断层破碎带为主控因素的隧道突水治理问题展开数值分析研究。基于FLAC 3D有限差分法及流固耦合分析原理,研究了导水洞排水、注浆堵水和排堵结合等不同治理方式对隧道涌水量及围岩稳定性的影响。结果表明:对于富水断层隧道发生A、B级别的大量涌水时,建议同时采取导水洞排水、注浆堵水的排堵结合措施,导水洞设置在近断层处,且与隧道相对距离为0.75(D+l),注浆圈厚度控制在7 m以内,注浆圈相对渗透系数比不超过10,既能降低涌水量,又能保证围岩的稳定性;对于C级涌水隧道,可采取注浆措施,注浆厚度不低于3 m,相对渗透系数不低于20;对于D级及以下涌水隧道,采取常规抽排水措施即可。     

宜万铁路齐岳山隧道629高压充水溶腔处理技术

在齐岳山隧道正洞DK363+629掌子面进行超前水平钻探时,揭示出前方存在一个大型腔体,随后实施超前探测,初步判断了腔体形状,对腔体进行了处理。首先对溶腔进行注浆试验,总计注浆1 613 m3,注浆效果不明显,掌子面停止注浆试验;注浆试验失败后,对DK363+629溶腔进行放水试验,放水量为3 000 m3/h,持续放水共计144 h,水量约43万m3,水压持续在0.2 MPa左右,由于受到外界降雨的影响水压持续上扬,证明腔体具有良好的地表联通性和水量补给持续性,为了保证施工安全停止了放水试验。平导贯通后可采用自然流出法排水,并对腔体采取"释能降压"施工。本次泄水总量约63万m3,水压自0.4 MPa降至0.0 MPa,水量稳定在约1 000 m3/h;随后对腔体实施爆破施工,爆破后采用管道引排的方法在不改变原有水流方向和不影响整体地下水系的情况下顺利通过。     

岩溶隧道排水管结晶堵塞试验与数值模拟研究北大核心CSCD

为实现岩溶区隧道排水系统堵塞过程的精准刻画和预警防控,开展了与现场1∶1等比例的排水系统堵管室内试验,探讨了仿真现场水动力、水化学和干湿循环条件下管道结晶沉淀量的变化规律,构建了考虑水动力和碳酸盐岩组分溶解-沉淀化学反应耦合驱动过程的数值模型,结合室内试验数据,对所建立的隧道排水管结晶堵塞模型进行验证。模拟结果表明,随着时间的推移,模拟值与试验观测值之间的误差逐渐减小,至15 d左右,二者拟合决定系数R2为0.67,证明在相对较长时间尺度下,所构建的数值模型在一定程度上能够较好地预测隧道排水管道内的结晶生成过程,模型能为隧道排水系统堵塞问题的防治提供理论指导,进而为岩溶隧道地质灾害的早期识别与安全评价提供保障。     

高海拔隧道施工劳动强度与供氧浓度关系研究北大核心CSCD

为研究高海拔隧道施工人员供氧浓度问题,文章通过骑行试验得到了不同人员在海拔高度为590~4000 m,氧气浓度为20.9%~29%,骑行功率为0、50 W、75 W、100 W工况下的生理指标,得到测试对象的劳动强度指数,分析研究得到以下结论:(1)在同一海拔高度、相同劳动强度工况下,提升环境氧气浓度,可以显著降低人员劳动强度指数;(2)劳动强度指数的减少与氧气浓度的增加并不是线性关系,当环境氧气浓度超过25%时,劳动强度指数的降低程度有限;(3)拟合得到了劳动负荷为100 W且氧气浓度为20.9%~25%时施工人员的劳动强度指数与海拔高度及供氧浓度的关系式。     

高海拔隧道--青藏铁路风火山隧道施工关键技术

文章结合世界上海拔最高的青藏铁路风火山隧道的施工实践,从工程设计、机械的选型与配套、制氧、供氧系统的研制及应用、冻土、冻岩光爆、保温、控温、防水保温层的铺设、信息化施工和工序网络管理等方面,介绍了冻土隧道施工新技术。     

Emissions of particulate matters from railways – Emission factors and condition monitoring

We report tunnel measurements, where abrasion particles from different types of trains are measured in two situations and emission factors are calculated from these. The measurements show significantly elevated particle concentrations in train passages that last for about a minute and are accompanied by increased airflow. The emission of particles for each train passage was obtained by summing the product of the particle concentration and the airflow and then multiplying with the tunnel area. The average emission factors were calculated for three categories freight trains, commuter trains and regional trains and found to be 2.9 g/train-km (0.7 – 9), 0.48 (0.1 – 1.6) and 0.24 (0.05–0.9), respectively. The number in brackets refers to the range of values observed. The size-resolved data showed maxima around 1 μm for all three train types.