近距离公路隧道送排风相互影响机理及其对策研究

摘要

越来越多隧道采用了纵向通风方式，在纵向通风方式下近距离双洞隧道(分岔隧道、小间距隧道、连拱隧道等)洞口部位会形成循环风，使一个隧道排出的污染风流部分甚至全部混入另一个隧道新鲜风流，从而形成近距离双洞隧道通风中的洞口混风问题。　　论文首先介绍了近距离隧道洞口混风问题的研究现状，并根据沪蓉西高速公路分岔隧道的设计特点建立了近距离隧道洞口部分混风问题的数学模型，并运用FLUENT软件对洞口部分空气的扩散方式及对相邻隧道通风的影响进行了三维数值分析研究，对洞口部位循环风扩散的原因和规律获得了深入的认识，并通过研究隧道通风风速及隧道间的间距对污风混风比例的影响，对不同工况下相邻隧道洞口部分的混风情况进行了对比分析，建立了近距离隧道洞口部位的混风规律与隧道进、排风速和间距的关系。　　本文的另一部分工作是根据得到的隧道洞口部位的流场特性，提出减小通风(进、排风)相互影响的工程技术措施，并对工程措施进行了相应的数值模拟和对比分析。本文所提出的在近距离隧道口外相邻隧道间修筑中隔墙，错开相邻隧道的出口段和修筑通风横洞三种减小通风(进、排风)影响的工程技术措施，都在一定程度上可以减少洞口的相互影响，并将上述工程技术措施已经应用于沪蓉西高速公路八字岭隧道，还将在庙垭隧道和漆树槽的工程实践中得到运用。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1论文研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1隧道通风的历史与现状

1.2.2各国公路隧道通风概况

1.2.3国内外隧道通风的研究现状

1.3空气的成份和污染物

1.4隧道洞口污染评价

1.5本文的主要研究工作

附表

第二章隧道通风计算的基本原理

2.1基本假定

2.2空气动力学的基本方程

2.2.1输运方程

2.2.2气体流动的连续性方程

2.2.3动量方程

2.2.4能量方程

2.2.5牛顿流体的本构方程

2.2.6 Navier-Stokes方程

2.2.7空气的状态方程

2.3控制方程的离散

2.3.1有限体积法的基本思想

2.3.2有限体体积法中的SIMPLE方法

2.4本章小结

第三章近距离双线隧道洞口通风相互影响的数值模拟

3.1近距离双线隧道通风相互影响的三维数值计算模型

3.1.1三维数值计算模型

3.1.2网格的划分

3.2 FLUENT的有关设置

3.2.1求解器的选择

3.2.3物质的设定

3.2.4边界条件

3.2.5近距离隧道通风计算参数选取

3.3近距离隧道通风相互影响的计算工况

3.4近距离双线隧道通风相互影响的计算结果

3.4.1循环风的吸入量与运营通风风速的关系

3.4.2循环风的吸入量与隧道间距的关系

3.4.3进、排风速及隧道间距对循环风吸入影响的函数拟合分析

3.4.4洞口循环风的扩散特点

3.5本章小节

第四章近距离双线隧道减少通风相互影响的对策研究

4.1近距离双线隧道减少通风相互影响的措施

4.1.1错开隧道出口段

4.1.2修筑中间隔墙

4.1.3修筑通风横洞，提前排放污风

4.2修筑中间隔墙减少通风相互影响的数值模拟

4.2.1修筑中间隔墙减少通风相互影响的三维数值计算模型

4.2.2修筑中间隔墙减少通风相互影响的计算工况

4.2.3修筑中间隔墙减少通风相互影响的计算结果

4.3错开隧道出口段减少通风相互影响的数值模拟

4.3.1错开隧道出口段减少通风相互影响的三维数值计算模型

4.3.2错开隧道出口段减少通风相互影响的计算工况

4.3.3修筑中间隔墙减少通风相互影响的计算结果

4.3.4隧道洞口错开段长度对污风浊混入比例影响的研究

4.4本章小结

第五章工程应用

5.1工程概况

5.2工程地质条件

5.3隧道围岩类别分段划分及工程特性

5.3.1隧道工程地质条件评价

5.4八字岭隧道通风相互影响程度研究

5.5八字岭隧道减小通风相互影响措施研究

5.6工程推广

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文