高地温隧道考虑二次衬砌水化热的隔热层厚度优化

为揭示高地温隧道施工时二次衬砌浇筑的水化热对隔热层服役性能的影响,优化隔热层的厚度,采用数值分析方法研究高地温隧道施工期间水化热与高岩温共同下隔热层的传热规律,对比现场实测与数值模拟初期支护背后岩温变化规律验证模型合理性,并在此基础上讨论隔热层厚度与对流换热系数对二次衬砌温度场的综合影响。研究表明:1)在浇筑二次衬砌后,隔热层的主要热量传递分为3个阶段,隔热层处于两侧受热状态,即岩体中热量与水化热同时向隔热层传热、水化热由二次衬砌侧穿过隔热层流向初期支护侧、岩体中热量由初期支护侧穿过隔热层流向二次衬砌侧。2)靠近二次衬砌侧隔热层部分温度总体先上升后下降,在第2阶段内达到最大值近57℃;靠近初期支护侧隔热层部分温度总体呈上升趋势至稳定值约58℃。3)由于隔热层的存在,使得二次衬砌浇筑产生的水化热难以通过围岩来传导热量,大部分热量仅能通过与洞内空气的对流换热来散发热量。而且二次衬砌越靠近隔热层的位置其温度峰值延后出现且峰值更高。4)采用9cm的隔热层,并配合能额外提供2274.3424m~3/min需风量的通风设备,能起到相对较优的降温效果。