長大隧道與復雜地下工程施工通風特性及關鍵技術研究.pdf

1、長大隧道與復雜地下洞室群施工期通風是影響施工進度的重要因素，尤其在諸如高溫高濕、高海拔地區(qū)、瓦斯隧道、陡坡斜井多工作面等復雜條件下更為重要。施工通風技術的優(yōu)化是一項重要的研究課題，需要先進的理論方法對通風過程進行計算分析，以達到制定合理進行通風設計的目的。本文融合隧道及地下工程、系統(tǒng)工程、計算流體力學、網(wǎng)絡圖論學、軟件工程等多個交叉學科的理論方法與技術，對長大隧道及復雜地下洞室群開挖施工期通風特性和關鍵參數(shù)進行研究，基于理論分析、數(shù)值模

2、擬、現(xiàn)場測試相結(jié)合的手段對實際工程的施工通風技術進行優(yōu)化。以壓入式通風為主，多種通風方式結(jié)合的思路，對斜井多工作面條件下隔板風道式通風關鍵技術、TBM超長距離條件下多階段聯(lián)合通風關鍵技術、大型復雜地下洞室群條件下網(wǎng)絡通風關鍵技術進行了深入研究。主要研究內(nèi)容和研究成果體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　(1)通過現(xiàn)場測試，得到獨頭壓入式通風條件下初始風量對風管漏風率影響系數(shù)KQ與初始風量Q0關系。
　　(2)根據(jù)模型試驗對不同風速大小及

3、不同風管彎曲角度情況下風管局部壓力損失及風管百米漏風率測試結(jié)果，得到風管彎曲角度對風管漏風率影響系數(shù)的計算公式。
　　(3)對高海拔地區(qū)實測氣象資料的計算分析，在進行相關通風計算時，濕度對空氣密度的計算結(jié)果影響誤差在0.3％左右，可以忽略不計。對于不同海拔地區(qū)的隧道，有害物質(zhì)濃度分布特性有差異，隨著海拔的增加，有害氣體濃度分布大致呈指數(shù)分布。得到不同海拔高度h處的控制有害氣體海拔修正系數(shù)Kh、粉塵濃度修正系數(shù)Kd的計算公式。

4、>　　(4)建立能量方程模型對隧道內(nèi)溫度分布進行模擬，得到隧道內(nèi)溫度隨風量的增加而逐漸降低的規(guī)律，進一步得到供風量Q與隧道內(nèi)溫度t分布呈負冪函數(shù)規(guī)律變化關系，并得到供風溫度ti與隧道內(nèi)溫度t的計算公式。
　　(5)對長洪嶺隧道1號斜井及關角隧道7號斜井隔板通風現(xiàn)場實測，隔板風道內(nèi)漏風率在4％以內(nèi)，隔板風道平均摩擦阻力系數(shù)約為0.02。不同風倉結(jié)構(gòu)形式的數(shù)值模擬計算結(jié)果表明，風倉長度對隔板風道聯(lián)合風倉式通風的通風效果影響較大，得到風

5、倉長度影響系數(shù)Ka、風倉寬度影響系數(shù)Kb、風倉高度影響系數(shù)Kc的計算公式。長洪嶺隧道1號斜井施工區(qū)通風方案優(yōu)化前后對風量的測試結(jié)果表明，通過使用風倉式通風技術，進口方向各測點風量增加平均值為29.2％，出口方向各測點風量增加平均值為19.9％。
　　(6)利用理論分析、數(shù)值模擬計算、現(xiàn)場測試等手段，建立TBM超長距離通風模型，包括分階段聯(lián)合通風方案、污風回流控制方法、風機控制策略等，對中天山隧道TBM通風方案進行優(yōu)化。對多階段巷道

6、式超長距離施工通風長度與能耗關系進行分析，結(jié)果表明隨著掘進距離的增加，隧道內(nèi)通風阻抗力升高，需提供的風機功率越大，兩者大致呈線性關系，且雙線供風情況下的功率遠大于單線供風情況下的功率。
　　(7)依托煙臺萬華工業(yè)園地下洞庫對大型復雜地下洞室群網(wǎng)絡施工通風技術進行優(yōu)化，利用網(wǎng)絡通風軟件對分支風壓、風量進行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)整個通風網(wǎng)絡。并利用自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)實時對工作面各項指標進行監(jiān)測，通過變頻系統(tǒng)自動控制調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速，進而通過風量閉環(huán)