大型水电站地下洞室群施工期通风研究

摘要

在隧道施工过程中，钻孔、爆破、出渣等工序会产生大量的污染物，一旦污染物浓度超过控制标准，将对施工人员的健康和安全造成威胁。通风作为排除隧道污染物的有效手段，其效果对隧道内工作环境质量好坏具有直接影响。为了保证水电站地下洞室群施工期通风效果，营造良好的施工环境，确保施工质量和施工安全，须对通风系统的设计、风机布置、通风系统运行控制等进行深入研究。另一方面，水电站地下洞室群是由引水洞、主厂房、主变室、尾调室、尾水隧道、母线洞及交通洞等众多洞室组成的复杂洞室群，各洞室纵横交错，布置密集，施工环节相互协调、相互影响，施工工艺复杂，施工通风难度大，必须进行专门研究。因此，本文主要从以下几个方面对水电站二期上层施工通风进行相关研究:
　　首先通过对国内四个处于不同施工阶段的水电站进行现场调研，了解了水电站地下洞室群结构特性、施工工艺及施工组织，不同施工阶段洞室贯通情况及通风系统设计，并对水电站洞室爆破现场污染物浓度进行了测试;根据现场调研了解的水电站结构，建立了水电站地下洞室群施工通风计算模型，并对计算模型的合理性及正确性进行了验证。
　　然后，为准确计算通风风量，本文对采用压入式通风的隧道爆破后炮烟流动规律进行了数值计算，分析了炮烟在掌头区的衰减规律以及炮烟在隧道内流动特性;根据隧道内炮烟排除规律的研究，对压入式通风风量计算结果进行调整作为水电站地下洞室群通风风量。
　　最后，根据现场了解的通风系统设计原则布置大型水电站地下洞室群施工通风系统，以白鹤滩水电站为依托，运用数值计算的方法对通风系统进行了分析，得到了厂房系统、尾调室以及尾水隧道三个通风区域之间的相互影响关系;分析了风机位置调整对通风区域通风效果的影响，最终得到可行的风机布置方案，并针对不同施工工况提出了风机运行控制方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要研究内容

1．4 研究方法及技术路线

第2章 现场调研

2．1 通风系统布置及施工环境测试

2．1．1 通风系统布置

2．1．2 主体洞室内污染物浓度测试

2．2 水电站地下洞室群结构

第3章 施工通风数值计算方法与验证

3．1 数值计算模型

3．1．1 流场控制方程

3．1．2 控制方程的离散

3．1．3 数值计算方法

3．2 初始条件及边界条件

3．2．1 初始条件

3．2．2 边界条件

3．3 数值计算方法验证

3．3．1 速度场计算验证

3．3．2 污染物计算验证

3．3．3 网格无关性验证

第4章 隧道爆破后通风过程计算分析

4．1 压入式通风炮烟排出过程分析及风量计算

4．1．1 掌头区内炮烟衰减规律

4．1．2 非掌头区炮烟的流动规律

4．1．3 压入式通风风量计算

4．1．4 通风过程分析中存在的缺陷

4．2 隧道内炮烟排出过程模拟计算

4．2．1 物理模型

4．2．2 模拟结果分析

4．2．3 隧道爆破后压入式通风风量计算

第5章 水电站地下洞室群施工通风模拟计算

5．1 水电站地下洞室群几何模型

5．2 施工通风方案

5．3 水电站地下洞室群通风模拟计算

5．3．1 模拟工况

5．3．2 模拟结果分析

5．3．3 通风区域间影响关系及通风系统存在的问题

第6章 水电站地下洞室群施工通风系统优化

6．1 风机位置优化调整

6．1．1 风机位置调整布置方案

6．1．2 风机位置优化计算结果

6．2 通风系统优化

6．2．1 优化通风方案

6．2．2 优化通风方案计算结果

6．3 通风系统运行控制方案

6．3．1 风机选型参数

6．3．2 风机运行控制

结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表论文及参加科研项目