中天山特长隧道TBM施工湿热环境控制技术研究

针对南疆铁路吐库二线中天山特长隧道TBM施工过程中遇到的高温高湿环境问题,对温湿度成因及对作业人员和设备的影响进行分析,得到隧道内除湿冷负荷的计算应重点考虑电动设备的散热量,建立起湿热环境数学模型。对中天山隧道TBM施工湿负荷进行计算分析,确定掌子面附近降温除湿所需的冷负荷为1 192.3 kW,给出中天山隧道湿热环境控制方案中的热泵模式选取、设备选型等关键参数,为TBM施工湿热环境控制提供分析和计算方法。     

车用锂离子电池相变冷却技术研究综述

从相变材料这一角度,综述了相变材料的选取制备、相变材料新型冷却结构的设计、相变材料与其它冷却方式耦合形成的散热系统3个方面对锂离子电池散热的影响,并总结了翅片辅助相变冷却,泡沫金属辅助相变冷却、相变材料与热管耦合的散热系统的优势与不足.分析结果表明,优化复合相变材料的成分配比,向相变材料中加入翅片或者泡沫金属都有助于散...     

新型相变水泥砂浆热力学性能研究

为降低温度变化对隧道水泥砂浆材料强度和变形的影响，在隧道工程中引入具有自调温能力的相变材料，制备成相变材料水泥砂浆。首先,将石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨熔融共混，获得复合相变材料；然后，掺入水泥砂浆中，得到新型相变水泥砂浆。通过搭建热响应测试平台，分析其热应变随温度变化规律，评估其蓄热性能,并对比得出相变材料对不同水灰比砂浆试样的热力学性能影响。结果表明： 复合相变水泥砂浆能发挥相变材料的蓄热性能，其相变潜热为34.82 J/g，热应变比普通水泥砂浆材料最大降低36.63%。相变材料的掺入有效降低了试样的表面温度和热应变，这对改善水泥砂浆材料的温度变形及控制裂缝的发展具有重要作用，可为能源地铁隧道及其裂缝修复等提供新型材料。     

沥青混合料用相变储能微胶囊型调温剂的制备及性能研究

针对南方高温地区的气候情况,在先前自调温材料低温性能及应用技术研究的基础上,从适用于高温条件下的相变材料、定形材料比选、相变储能微胶囊型调温剂制备等几个方面进行了研究,通过多种试验和数据分析,最终研发了一款适用于高温地区沥青混合料用的相变储能微胶囊型调温剂,并对该微胶囊型调温剂的微观形貌、热性能进行了观测和分析。研究成果能起到夏季高温时段路面高温削峰、延迟极端高温出现时间的作用,有效防止了沥青路面病害,对于延长路面的使用寿命,构建畅通和谐的出行环境有重要借鉴意义。     

相变材料用于自融雪沥青路面的可行性研究

本文总结了相变材料影响沥青混合料高温、低温性能的研究成果,在此基础上,基于能量守恒定律,从能量需求平衡的角度,对自融雪沥青路面对相变材料的要求进行了理论分析与计算,得出了自融雪相变沥青路面对相变材料相变晗、掺量、热量利用效率等的基本要求,并提出了增强相变材料沥青混合料自融雪性能的研究方向。     

基于相变与液冷耦合的电池热管理系统研究

电池组在高环境温度下以高倍率放电时,电池组温度过高、温差大,极易引发安全问题。笔者针对这一问题设计了一种新的耦合式电池热管理系统。以采用纯石蜡冷却模型作为初始模型,首先探讨不同膨胀石墨质量分数的复合相变材料对于电池组热性能的影响,得出:在30℃的环境温度下,电池组以4C倍率放电时,采用EG质量分数为12%的复合相变材料对电池组进行冷却最优。在最优复合相变材料的基础上引入液冷系统,构建克里格近似模型,采用NSGA-Ⅱ遗传算法对耦合系统寻优,得出的预测结果精度较高误差最大仅为0.21%。利用算法寻优得出的最优解与初始模型相比,电池组最高温度下降5.29℃降幅为11.46%,最大温差下降0.12℃降幅为54.09%。结果表明:相变材料与液体冷却耦合热管理系统对电池组控温效果显著。     

金华山软岩铁路隧道湿喷纤维混凝土支护结构可靠度分析

以赣州—龙岩铁路金华山软岩隧道湿喷纤维混凝土支护结构为研究对象［1,2］,由于湿喷纤维混凝土支护结构物理、力学参数和喷层厚度的离散性及混凝土强度破坏准则难以用支护材料参数显式表达,对该类隧道支护结构进行可靠度分析十分困难。采用响应面法计算湿喷纤维混凝土支护结构的可靠度方法,并给出了计算流程;其中围岩-支护结构的确定性分析采用非线性有限元法,可靠度分析采用二次响应面法。分析结果表明:金华山隧道湿喷纤维混凝土支护结构可靠度指标高,处于安全状态。     

火灾高温下盾构衬砌结构试验与力学模型综述

复杂运营环境下自然与人为因素所引发的众多隧道火灾已造成了重大的社会影响和经济损失。火灾已成为威胁隧道安全运营的主要灾害之一,其对隧道衬砌结构会产生严重的损伤乃至破坏。盾构衬砌为装配式结构,接缝多以螺栓连接,火灾高温下易发生管片爆裂和接缝连接薄弱部位受损而诱发的突然破坏;同时,由于盾构隧道周围地层的约束作用有限,其衬砌结构体系受火损坏后垮塌的风险极高。为提高软土地层环境下盾构隧道装配式衬砌结构体系的耐火能力及火灾安全性,本文调研了盾构隧道火灾安全研究现状,对与盾构隧道火灾安全研究相关的试验及理论分析工作做了较为全面的综述,主要包括:火灾高温下盾构隧道衬砌管片力学特性试验与理论分析模型,火灾高温下管片接缝力学特性试验与理论分析模型,火灾高温下盾构衬砌体系力学特性试验与理论分析模型,火灾高温下盾构隧道周围地层力学行为研究。在此基础上,针对大直径盾构隧道的火灾试验,高温引起的盾构衬砌管片材料性能劣化评价及主动式抗火管片的材料设计,火灾高温条件下盾构衬砌结构计算模型精细化这3个核心问题,展望了盾构衬砌受火灾影响的研究方向和思路。     

某型特种车辆供电系统锈蚀问题分析及改进设计

本文根据某型特种车辆供电系统单机产品在湿热试验后产生的锈蚀问题,以及用户提出的高温、高湿及海洋环境的使用需求,以供电机箱为例,对供电机箱产生锈蚀的原因进行了细致的分析,进行元器件选型、结构、材料选择、工艺改进设计。经过试验验证,设计方案显著地提升了供电机箱的环境适应性,满足用户要求。所采用的方案,可以作为供电系统环境适应性设计的工作思路和方法,为类似产品设计提供技术支持。     

混凝土机械手湿喷技术在长大隧道中的应用

为探索长大隧道的快速湿喷技术,本文以混凝土喷射机械手在长洪岭隧道进口的实践应用为例,从初期支护混凝土的施工质量、施工效率、回弹量、作业环境、速凝剂掺量等方面对喷射机械手湿喷混凝土的全过程进行阐述和分析,并进行总结和探讨。实践证明,在长大隧道施工中合理选择的性能优良湿喷机械手是快速掘进的关键所在,从施工进度和经济性来考虑,湿喷混凝土机械喷射手具有广阔的发展前景。     

TBM施工引水隧洞降温技术研究

TBM施工时,岩温和机械发热所产生的大量热量会导致隧洞内的温度环境恶化,TBM掘进面附近的温度控制是影响连续长距离掘进的重要因素之一。为制定合理的TBM施工段降温措施,采用传热学理论,对采用压入式独头通风的TBM施工隧洞内的温度分布规律进行研究,并以引汉济渭岭北段TBM 5#斜井工区为例进行验证。通过引入空调工程中焓值的概念,确定TBM隧洞人工降温的冷负荷,对常见的降温措施进行对比讨论,进而确定TBM施工隧洞的降温措施。研究表明： 隧洞内的空气温度与隧洞壁温、通风风温、通风风量、盾构的发热功率、隧洞周长、通风长度、风管侧壁传热系数和隧洞侧壁的换热系数等参数有关;对于TBM掘进面附近高温、高湿的环境,只能采取人工制冷降温措施进行降温     

盾构法施工隧道个体降温防噪设备设计研究

为有效改善盾构隧道内施工人员个体作业环境,降低施工人员个体作业温度和接触噪声,通过调研、系统总结、软件建模等方法,分析隧道内高温及噪声对作业人员身心健康的影响,从设备设计依据、应具备的主要功能、关键技术参数、设计方案比选、总体方案设计、工作原理等方面对个体降温防噪设备进行设计研究,研发一种盾构法施工隧道作业环境个体防护设备。该设备由特制防护服、轻量化定位通信制冷器、降噪耳机、小型便携式电源等组成,创新性地将降温、防噪、通信及定位功能结合起来,实现个体防护设备功能的多样化和实用化,特别适用于具有作业人员少、粉尘含量低等特点的盾构法施工隧道。     

高地温隧道温度场监测及施工降温技术研究

以梅州至潮汕铁路丰顺隧道工程为依托，开展了高地温隧道现场温度和湿度监测，分析了高地温隧道温度场分布规律。监测结果表明:洞内湿度高达85.3%，温度高达32.1℃，大于规范规定的隧道施工期间洞内气温不得高于28.0℃的卫生及安全标准的要求。通过采用通风降温、铺设隔热层等多种施工降温措施，保证了隧道的正常施工。     

高黎贡山隧道1#高地温斜井降温处理技术研究及比选

为解决高地温隧道工程中存在的作业环境差、机械设备故障多、劳动生产率低等高温热害问题,以大瑞铁路高黎贡山隧道1#长大斜井为背景，进行技术研究和降温方案比选。首先,分析热水源、监测隧道洞内外气象条件，通过加强通风措施改善人体的舒适度。其次，采用注浆封堵热水源，减少热水流量，控制施工环境的湿度和温度；采用冰块+射流风机+快热交换的处理措施，冰块吸收隧道内热量，降低局部环境温度；采用机械制冷设备进行强制降温，改善热害隧道施工环境；综合优化资源配置，采用增加作业人员和设备数量，倒班作业，缩短人员和设备作业时长等多种处理措施。最后，分析各种降温措施能够达到的施工效果。结果证明，针对以围岩、热水为主要热源的高地温隧道施工，采用“通风降温+注浆堵水+机械降温+合理施工组织”的处理方案，符合高地温隧道施工的技术要求。     

喷雾冷却法应用于雪山隧道降温之研究

在夏季高温国家,隧道内空气温升问题于高车流量长公路隧道为日渐重要之严肃课题,针对台湾雪山隧道研究喷雾降温系统应用于隧道降温之可行性。雾滴粒径为喷雾降温系统的重要设计因子,首先建立喷雾降温系统雾滴之数学模式计算不影响驾驶能见度之雾滴粒径,及以计算机数值分析隧道相对湿度、喷雾水量、水温及隧道风速对喷雾降温系统之影响,同时由模拟结果拟定喷雾降温系统之设计参数,并于雪山隧道内设置喷雾降温设施,进行全尺度试验。实验结果显示,喷雾降温可在不影响驾驶能见度条件下有效降低隧道温度。     

PEG/SiO2型控温相变沥青混合料的性能

为了解决沥青路面的高温病害,以相变材料等体积替代沥青混合料中的一部分细集料,希望通过相变材料自身的相变过程来调节路面温度。试验得出:掺入相变材料后,混合料的降温效果最大可达到6℃,持续时间约3 h。试验结果显示混合料的马歇尔稳定度下降,流值上升,低温性能及水稳定性均有一定下降,但是仍满足规范要求;进行的车辙试验效果不理想,高温稳定性下降较多。说明了掺入相变材料可以对沥青混合料进行温度调控,但是在一定程度上降低了混合料的性能。     

高黎贡山隧道施工热环境通风降温计算方法应用研究

为解决高地温隧道施工热环境难题、掌握隧道中的热源和冷源的能量平衡控制方法，以传热学原理为基础，通过能量守能定律，推导得出无高温水出露和有高温水出露2种工况下的新风量计算公式。以大瑞铁路高黎贡山隧道为例进行研究，得到以下结论： 1）推导得出的理论公式具有一定的可靠性，计算误差可控制在6%左右； 2）增大通风量可使洞内相对湿度大幅度降低，通风降湿效果明显； 3）低温、低湿新鲜风可以有效改善隧道内环境质量，但存在局限性，应因地制宜地选取热环境控制方法。     

高地温尼格隧道综合降温体系研究

为解决高地温隧道因高温引发的热害问题,以红河州建水—元阳高速公路的尼格隧道为依托,基于能量平衡原则设计各降温措施的适用区间。采用CFD软件模拟进行对照分析,研究尼格隧道现场采用降温措施的效果,构建高地温隧道综合降温体系。结果表明： 1）围岩温度T<32 ℃时采用单通风管道,在围岩温度32 ℃≤T≤40 ℃时采用双通风管道,在围岩温度40 ℃<T≤48 ℃时增设局部雾炮车喷雾降温,在围岩温度T>48 ℃增设冰块降温,且在实际应用中温降可达到理论计算值。2）增大通风量对降温速率的影响最大,可提升37.7%;冰块降温次之,可提升11.6%;喷雾降温提升效果最差,仅提升3.2%;但是对于降温幅度,冰块降温>增大通风量>喷雾降温。3）增大通风量可以加快洞内空气的置换流通,宜作为基础降温措施;冰块降温通过融化吸热可实现大规模的温降,可用在热害等级较高的隧道;喷雾降温可实现局部区域的降温、除尘和加湿,可作为掌子面辅助降温措施实现对隧道的局部降温。