复杂长竖井引水隧洞施工通风两相流模拟研究

复杂长竖井引水隧洞纵横交错的洞室布置和上下平洞间的大高差导致其通风散烟困难,然而施工通风效果的好坏直接影响工程施工进度和施工安全.现有引水隧洞施工通风两相流数值模拟研究多是针对单一隧洞或同平面的交叉隧洞,并且其网格独立性分析局限于通过单一经验公式验证.本研究首先提出综合考虑气固两相相互作用力和上下平洞大高差导致的压差作用影响的复杂长竖井引水隧洞施工通风三维非稳态欧拉两相流数学模型,并且通过与现场实验数据对比,验证了数学模型的可靠性;其次,采用偏斜度指标、速度变化百分比以及经验公式对网格独立性进行分析,得出合理的网格划分方案;最后,结合实际工程,模拟得出复杂长竖井引水隧洞施工通风过程中的风流结构分布和污染物(粉尘、CO)迁移变化规律,并基于模拟结果得出合理的通风散烟时间.     

溧阳抽水蓄能电站第三层排水廊道小洞群开挖施工

溧阳蓄能电站第三层排水廊道为一小型洞群施工,而且地质条件复杂,渗水量大,在整个小洞群开挖施工过程中,专人加强协调管理。对复杂地质条件下做好超前勘探工作,对开挖施工安全和进度是很有效的方法。小洞群施工作业面较多,采用扒渣机配农用车出渣的方式效率很高,可以参考借鉴。     

深长、多弯、小断面排水廊道开挖施工技术

呼和浩特蓄能电站上层排水廊道为典型的深长、多弯、小断面隧洞,开挖施工中通过合理划分施工区域均衡生产,并确保了施工安全;研发新型掏槽方式,使炮孔利用率提高到90％;采用AutocAD软件动态模拟交岔口装载机运行工况,减少了附属工程量;首次引用离心式风机进行通风,改善了工作环境等多项施工技术的运用,取得了期望效果,具有一定的工程借鉴价值。     

巷道气体分层流特性分析

在瓦斯隧道的施工和矿井工作面的生产过程中顶板出现瓦斯层状积聚,是导致地下工程灾害的重要危险源,含有瓦斯积聚层的巷道风流属气体密度分层流,给出巷道气体分层流的数值计算模型,在与实验结果对比基础上,进行了计算机数值模拟,并分析了巷道气体分层流的特征,讨论了影响瓦斯积聚层气体速度降低,和积聚层瓦斯浓度稳定的因素。     

水平管道内甲烷爆炸压力传播实验

借助自行研制的瓦斯爆炸水平管道模拟巷道,通过实验研究低浓度瓦斯爆炸特征参数及爆炸压力在水平管道内的传播规律。结果表明：爆炸极限范围内的甲烷气体,在燃爆腔体内（点火段附近）爆炸超压随甲烷浓度的增大呈先增大后减小的趋势;甲烷体积分数为9．4％时,爆炸压力最大,为0．165670MPa,对应时间为76．8ms。在燃爆腔体一扩散管路内,气体爆炸压力峰值呈波动性变化;距点火段3600mm处、体积分数为9．4％的甲烷气体爆炸压力最大,爆炸超压为0．181228MPa。实验中甲烷爆炸超压的体积分数为9．4％。该研究为管道及煤矿巷道瓦斯爆炸事故分析提供了参考。     

基于衬砌结构受力的四洞并行公路隧道群施工相互影响分析

为研究多洞并行公路隧道群施工时各洞间相互影响规律,以成都天府机场高速公路龙泉山四洞并行隧道工程为背景进行数值模拟分析,研究后行隧洞开挖对先行隧洞围岩塑性区、初支受力及变形产生的影响.数值模拟结果表明:先行隧道初支受力及变形受后行相邻隧道开挖影响较大,且其影响随着隧道净距的减小和后行隧道断面的增大而增大;先行隧道初支压应力最大增量发生在靠后行隧道一侧的边墙部位,拉应力最大增量发生在拱顶部位.数值模拟以及现场监测均表明采用两侧2车道隧道先同时开挖,接着中间两3车道隧道依次开挖,同时相邻隧道掌子面错开距离控制在30 m的施工工序能够满足施工安全性要求,可为类似工程提供经验参考.     

沪昆客专贵州段刘家庄高瓦斯隧道施工技术

在瓦斯隧道的施工过程中,由于存在着瓦斯突出和爆炸的隐患,一些先进的隧道施工技术和成熟的施工方法应用在瓦斯隧道施工上受到一定的限制。因此,对于瓦斯隧道施工技术的研究已成为当务之急。文章以沪昆客运专线贵州段刘家庄高瓦斯隧道为例,通过介绍该地区的地质情况、煤层分布、煤系说明、地勘等,发现该区含煤层20余层。煤层真厚度约0.70~5.86 m,其中M1,M17等7层煤有遭受煤层瓦斯突出和有毒、有害气体危害的危险。提出了运用瓦斯隧道揭煤施工技术和防突防爆措施,有效地提高施工进度、确保安全,为相关工程提供借鉴。     

高寒地区小断面隧洞施工技术

结合冷龙岭引水隧洞施工实践,对高寒地区小断面隧洞工程的洞挖及初期安全支护,从施工技术、组织和管理等方面进行了总结和探讨,提出了应对措施。     

长大引水隧洞岩爆的数值模拟及其应用

通过开挖卸荷的计算原理,运用有限单元法对长大引水隧洞进行数值模拟,并结合工程实际情况分析围岩应力状态,分别计算不考虑开挖卸荷影响和考虑开挖卸荷影响的长大引水隧洞围岩断面切向应力.数值模拟结果表明,应力集中部位在洞腰附近区域,且考虑开挖卸荷的计算方法能更好地反映实际工程情况.     

盾构出洞冻结法加固土体的稳定性分析

运用三维有限差分软件FLAC3D对上海轨道交通某区间隧道盾构出洞冻结法施工过程进行了模拟,对盾构出洞过程中施工稳定性进行评价。施工竖井为地下四层结构,围护结构采用地下连续墙。数值模拟冻结壁水平应力、最大主应力、沿隧道开挖方向位移的变化,将模拟得到的应力与冻结壁强度设计值进行对比,并对隧道轴线方向地表沉降位移进行预测,同时采用安全系数法对施工的安全性进行了评价。安全系数满足设计要求,进一步说明了冻结法在软土地区地下工程施工中的优越性。     

分岔管道内瓦斯爆炸火焰传播规律实验及数值模拟

为了研究煤矿井下瓦斯爆炸火焰在分岔巷道内的传播规律,自制45°分岔管道实验装置开展甲烷体积分数为9.5%的瓦斯爆炸火焰传播实验,用Fluent 16.0软件模拟分岔管道内瓦斯爆炸火焰传播过程。对比分析实验数据与模拟结果,得到分岔管道瓦斯爆炸火焰传播的变化规律。研究结果表明:1)分岔管道内瓦斯爆炸火焰在分岔处产生漩涡,加速管道内爆炸火焰湍流化,火焰冲击反射现象明显;2)分岔支管截面处爆炸火焰温度、传播速度、冲击波超压与离子电流峰值最大;3)瓦斯爆炸火焰传播的模拟结果与实验数据在数值上存在一定差异,但各参量总体变化趋势相同。研究结果为深入认识井下瓦斯爆炸传播机制和在巷道分岔处采取瓦斯爆炸火焰传播抑制措施提供一定参考。     

独头巷道内瓦斯运移规律数值模拟

独头巷道内瓦斯异常出是引起煤矿井下瓦斯爆炸事故的主要原因之一.采用计算流体力学软件对独头端异常涌出后瓦斯在巷道中时空分布规律进行数值模拟研究.独头端的涌出速度采用幂函数的变化规律进行模拟.模拟过程监测了不同时刻巷道中心线瓦斯浓度分布情况以及巷道不同断面瓦斯浓度分布等值线图.模拟结果表明,巷道上部分瓦斯浓度比下部分瓦斯浓度大,瓦斯浓度沿巷道分为3个部分:先降低,后升高,然后又降低.涌出后一段时间瓦斯浓度降低部分非常短,整个瓦斯浓度是升高部分,且沿巷道长度方向基本呈直线升高.该研究对矿井瓦斯爆炸事故调查、通风风量调节、灾害预警以及应急救援具有一定的意义.     

大跨度地下洞室工程技术发展

通过对中国古代大跨度地下洞室工程进行分析和研究,总结中国古代大跨度地下洞室工程在设计和建设中的技术和经验,并在此基础上,进一步研究我国当代新建大跨度隧道和洞室工程技术的现状,对典型的大跨度海底隧道工程、铁路隧道工程、竖井工程、液化石油气储藏洞工程、不良地质条件下的地下工程、水利枢纽地下电站工程、穿黄隧道工程和软土地下大跨度工程的技术工艺进行分析和总结,并提出大跨度地下工程技术的发展趋势,对推动我国的工程技术发展具有一定的借鉴意义和参考作用。     

隧道峒口废气对流扩散的数值研究

采用三维数值模拟的方法,对隧道峒口废气的扩散情况进行了预测和分析,揭示了在不同风速和风向条件下,峒口废气的扩散特征．计算结果表明,风速越高,废气离开峒口后,浓度衰减得越快;而横向风则会导致隧道两侧很大区域内的污染物浓度超标。因此,应采取有效措施,控制隧道峒口污染物的扩散。     

混氢天然气输气站场泄漏扩散数值模拟

将氢气混入天然气管网是目前世界上实现氢气大规模输送的最有效方式。氢气爆炸极限为4.0%~75.6%，上下限范围宽，且分子直径比甲烷小，极易泄漏，给输气站场带来很大隐患。针对多组分物系混氢天然气的泄漏，基于修正的二元扩散系数及热力学因子计算方法，计算了混氢天然气三物系Fick扩散系数矩阵，用来描述混氢天然气中各组分分子间相互运动的传质过程，以FLUENT为平台进行了CFD数值模拟分析，研究发现，混氢天然气泄漏后其扩散受到障碍物及风速等因素的影响；同体积混氢天然气与不含氢天然气泄漏，混氢天然气爆炸下限扩散半径更小；较低含氢量的混氢天然气泄漏后氢气组分爆炸区域仅限于泄漏点附近。研究结果可为站场内发生混氢天然气泄漏扩散提供预警和防护指导。     

U形槽防护燃气管道爆炸对下方隧道安全影响有效性分析

铁路隧道的线路建设常与城市地下燃气管线有所交叉，以某市铁路下穿天然气管道为背景，为分析隧道上方天然气管道爆炸对隧道结构的影响，提出在燃气管道周围设立U型槽的隔离防护措施。通过理论计算燃气管道爆炸TNT当量，建立ABAQUS有限元三维数值模型的方法研究爆炸情况下隧道的结构响应及U型槽防护有效性。结果表明：在爆炸冲击作用下，隧道出现较严重拉伸损伤，在隧道上部圆拱部分出现较大位移变形，且已超出工程容许标准；爆源上部土体抛掷范围较大，位移云图分层明显；设立U型槽防护之后，隧道基本无塑性损伤，结构变形程度明显减小；U型槽阻碍了爆炸波在土体中传播，上部土体抛掷范围主要集中在U型槽内上方区域，且隧道上部土体位移情况有所改善。可见U型槽的设立在天然气爆炸时可以对隧道起到有效的防护作用，数值模拟结果可为类似工程案例提供参考。     

天然气场站燃爆风险评估模型及应用

天然气场站作为城市中不可缺少的能量供给源,其在运营过程中存在一定的风险。通过对现有的相关法律法规、标准规范以及国内外现有研究成果的参考,初步形成以天然气场站燃爆为目标,以工作人员、组织管理、失效、点火源等4个一级指标,14个二级指标和46个三级指标为天然气场站燃爆风险评估指标体系的框架结构。设计发放调研问卷,利用统计分析软件验证评价指标体系的信度效度,量化分析燃爆指标体系。采用模糊综合和层次分析的方法,确立天然气场站燃爆风险评估模型,以陕西省某天然气场站为燃爆风险评估对象,验证所建数学模型的有效实用性,进而对天然气场站的燃爆事故防控与安全管理提供了依据。     

燃气泄漏过程及爆炸对建筑构件损毁的数值模拟研究

近年来,由燃气泄漏引起的爆炸事故逐渐成为人们关注的重点。为探究燃气泄漏规律以及其爆炸对建筑物损毁效应,采用计算流体动力学分别模拟了燃气在密闭空间和开放空间的泄漏扩散,同时运用Autodyn软件的Remap技术模拟了密闭空间的三种墙壁在燃气爆炸作用下的损毁过程,研究了墙壁水平和竖直方向的压力、速度以及位移变化规律。结果表明:燃气在密闭空间的扩散速度小于在开放空间的扩散速度;两种空间的燃气泄漏口处观察点在0～15 s时的质量分数变化趋势一致,15 s后密闭空间的质量分数继续增加,而开放空间的质量分数基本保持不变;砖墙、钢筋混凝土墙和混凝土墙的位移时程曲线皆表现为线性变化;三种墙壁的压力峰值、速度峰值以及位移峰值随距离增大多表现为指数衰减趋势;相同距离下,砖墙的压力峰值、速度峰值和位移峰值在水平、竖直方向的差值大于其余两种墙壁的差值。     

室内燃气泄漏扩散模拟分析

以普通的居民住宅为研究对象,考虑室内燃气泄漏的特点,利用计算流体动力学,通过Fluent模拟软件对室内燃气泄漏后的扩散情况进行二维模拟。分析室内燃气泄漏扩散情况。结果表明:(1)点火源1在295 s左右时达到爆炸极限;(2)厨房门开启时,点火源2在14 316 s时达到爆炸极限;关闭时,点火源2达到爆炸极限的时间很长。