研究目的:為進(jìn)一步探究溫度場的變化規(guī)律和保溫層敷設(shè)厚度問題,以2022年冬奧會重大交通保障項目金家莊特長螺旋隧道為依托,通過現(xiàn)場實測、理論分析和COMSOL數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,建立隧道圍巖區(qū)的隨機(jī)裂隙模型,研究孔隙率、滲透率、隨機(jī)裂隙孔徑和水頭對溫度場的影響,并基于溫度場進(jìn)一步對比解析解和數(shù)值模擬的保溫層設(shè)計厚度。研究結(jié)論:（1）徑向溫度值及其變化速率隨圍巖孔隙率和滲透率的增大表現(xiàn)為增大趨勢,隨著隨機(jī)裂隙孔徑和下邊界水頭的增大,徑向溫度值表現(xiàn)為增大,變化速率則表現(xiàn)為減小的趨勢,孔隙率對溫度場影響最大,滲透率對溫度場影響最小,徑向溫度分布規(guī)律可用Asymptotic1模型表示;（2）由于隨機(jī)裂隙和滲流的影響,襯砌和圍巖接觸面的溫度值不完全對稱,但總體表現(xiàn)為從拱頂?shù)窖龉爸饾u升高;（3）孔隙率和滲透率對凍結(jié)深度的影響可用Exp3P2模型表現(xiàn),隨機(jī)裂隙孔徑和下邊界水頭對凍結(jié)深度的影響可用Exp Dec1模型表現(xiàn),理論分析和數(shù)值模擬結(jié)果說明保溫層厚度的解析解較數(shù)值模擬大;（4）本研究結(jié)論可為相關(guān)寒區(qū)隧道的溫度場發(fā)展、分布規(guī)律和保溫層厚度設(shè)計提供借鑒或參考。 

【文章來源】：鐵道工程學(xué)報. 2020,37(09)北大核心EI

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

保溫層厚度計算工況

金家莊特長螺旋隧道所處區(qū)域為大陸性季風(fēng)氣候的中溫帶亞干旱區(qū)，全年日照時間長，溫差大，冬季寒冷漫長，全年的無霜期平均為115.9 d，年均降水量約424 mm且分布不均。地下水以基巖裂隙水和孔隙潛水為主，局部節(jié)理裂隙發(fā)育，基巖裂隙水主要賦存于節(jié)理裂隙發(fā)育帶中，形成相對的富水區(qū)且初始水壓力較大，隧道正常涌水量為810 m3/d (雙洞)，可能出現(xiàn)的最大涌水量達(dá)2 430 m3/d (雙洞)，其中隧道凈寬13 m，凈高5.5 m。隧道區(qū)圍巖節(jié)理裂隙走向玫瑰花圖如圖1所示。2 模型建立

計算模型圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]寒區(qū)隧道溫度場分布規(guī)律及保溫層適應(yīng)性研究[J]. 高焱,朱永全,耿紀(jì)瑩,崔蓬勃,辛浩.  鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計. 2017(10)
[2]寒區(qū)隧道溫度場和排水溝埋置深度研究[J]. 孫克國,楊朋,仇文革,宋憲輝,林立彬,許煒萍.  鐵道工程學(xué)報. 2017(04)
[3]考慮隔熱層的寒區(qū)隧道圍巖溫度徑向傳播規(guī)律及相關(guān)參數(shù)研究[J]. 李又云,張玉偉,張志耕.  隧道建設(shè). 2016(07)
[4]考慮通風(fēng)影響的寒區(qū)隧道圍巖溫度場及防寒保溫材料敷設(shè)長度研究[J]. 譚賢君,陳衛(wèi)忠,于洪丹,劉豆豆.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2013(07)
[5]考慮相變和圍巖含水裂隙的隧道凍脹力研究[J]. 王志杰,蔡李斌,李金宜,姜逸帆,雷飛亞,杜逸文.  鐵道工程學(xué)報. 2020(03)

博士論文
[1]寒區(qū)隧道圍巖與風(fēng)流的對流—導(dǎo)熱耦合作用及其應(yīng)用研究[D]. 周小涵.西南交通大學(xué) 2017



本文編號：3389451