巴朗山高海拔隧道施工期供氧标准及设计方法研究

摘要

随着国家“一带一路(OBAOR)”经济战略构想的提出和实施，我国西部地区迅猛发展，川藏公路、铁路陆续提入规划设计，高海拔特长隧道数量快速增长。海拔高度对隧道施工分阶段人员的影响主要表现为两个方面，分别是:随着海拔高度的升高温度下降，施工人员处于高寒环境;海拔高度越高，气压越低，氧含量减小，导致施工人员出现缺氧反应。
　　巴朗山公路隧道位于省道303线，洞口平均海拔高度约为3850m，是打通西部旅游小西环线、促进川西经济发展的重要工程，也是四川省公路科技重点项目。为获得高海拔地区隧道施工分阶段人员需氧量的预测方法并为供氧技术提供设计依据，特依托巴朗山高海拔特长公路隧道开展了高海拔地区隧道施工分阶段人员劳动强度和施工工序对应关系的研究、制定了劳动强度和需氧量之间的关系、建立了氧气浓度随隧道长度变化的预测方法，并以此为基础提出了可选的供氧方案。本论文主要研究工作和成果主要有以下四个方面:
　　(1)基于高海拔环境对施工人员人体机能的影响分析，结合海拔高度与人体气管气氧分压的关系，提出了基于安全性和舒适性的高海拔施工起始供氧高度建议值。根据高海拔劳动强度分级，得到海拔每升高1000m，劳动强度约升高一个等级的结论，同时首次提出了劳动强度、海拔高度共同对人员耗氧量的影响关系，确定了施工人员供氧量标准。
　　(2)采用Fluent流体力学计算软件就不同开挖深度、施工机械功率、隧址区氧浓度对隧道内氧气浓度的影响进行了深入分析，计算结果表明随着开挖深度的增加，氧气浓度逐渐减小，并建立了隧道内氧气浓度预测关系式。
　　(3)基于巴朗山隧道氧浓度预测方法及氧浓度预测值，提出了巴朗山隧道施工分阶段人员供氧量。
　　(4)基于巴朗山隧道个体式供氧和弥散式供氧现场实验，对比了个体式供氧与弥散式供氧的优缺点，确定了巴朗山隧道施工分阶段供氧方案，并结合现场测试供氧效果，提出供氧方案的优化方式。
　　通过对施工分阶段人员供氧技术的研究及应用，为实现巴朗山隧道安全、快速、高效的施工提供了技术保障，确保了高海拔隧道施工人员的生理安全，为其它类似高海拔隧道施工需氧量的预测以及供氧方案的设计提供了有价值的参考和借鉴。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 依托工程介绍

1．3 国内外研究现状

1．3．1 高海拔环境对人体机能的影响

1．3．2 高海拔地区施工劳动力强度标准

1．3．3 高海拔地区施工人员供氧量

1．3．4 高海拔地区施工供氧技术

1．4 本文的主要研究内容

第2章 高海拔地区施工人员供氧量标准确定

2．1 高海拔地区临界供氧海拔高度确定

2．1．1 高海拔环境对人体的影响

2．1．2 高海拔地区人员缺氧特性

2．1．3 基于人员舒适性和安全性的临界供氧海拔高度

2．2 高海拔地区施工劳动强度分级

2．3 高海拔地区施工劳动强度与耗氧量关系

2．4 高海拔地区施工人员供氧量标准

2．5 本章小结

第3章 巴朗山高海拔隧道施工分阶段人员供氧量设计方法

3．1 数学模型及理论基础

3．2 巴朗山隧道施工分阶段洞内氧浓度分布预测

3．3 巴朗山隧道氧浓度分布实测验证

3．3．1 验证方案

3．3．2 测试结果及分析

3．4 巴朗山隧道施工分阶段人员供氧量确定

3．5 本章小结

第4章 巴朗山高海拔隧道施工分阶段供氧技术

4．1 巴朗山隧道个体式供氧效果

4．1．1 实验方案

4．1．2 实验评价指标

4．1．3 实验及测试仪器

4．1．4 测试结果及数据分析

4．2 巴朗山隧道弥散式供氧效果

4．2．1 弥散式供氧理论实验

4．2．2 敞开情况下弥散式实验

4．3 巴朗山隧道施工分阶段供氧方案确定

4．3．1 个体式与弥散式增氧效果对比

4．3．2 施工供氧方式对比

4．3．3 巴朗山隧道施工分阶段供氧方式确定

4．4 本章小结

第5章 巴朗山隧道施工供氧系统

5．1 巴朗山隧道施工供氧系统选型

5．1．1 巴朗山施工供氧系统组成

5．1．2 巴朗山隧道施工供氧系统供氧方式

5．1．3 巴朗山隧道供氧供氧系统主要参数

5．2 巴朗山隧道施工供氧系统优化

5．2．1 巴朗山隧道供氧系统效果测试

5．2．2 巴朗山隧道供氧效果分析

5．2．3 巴朗山隧道施工供氧系统的优化

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及参加的科研项目