考虑热交换的引水隧洞施工通风两相流模拟

针对深埋引水隧洞的储热作用所导致的施工通风散烟困难问题,建立综合考虑气固热交换、尘粒间相互耦合作用的三维非稳态欧拉-拉格朗日两相流紊流模型.尘粒间相互耦合作用力包括相间曳力、浮力、热泳力、升力和虚拟质量力等.结合某大型水电站深埋长距离引水隧洞施工通风,探讨隧洞内含尘气流的对流热交换规律,研究隧洞内风流微观运动机理以及粉尘运移规律.模拟结果表明:风流在风管出口下侧形成涡流区,1号和2号引水隧洞风流分布基本一致;工作面附近通风降温效果明显,隧洞壁面的表面平均换热系数沿工作面到风管出口处呈先增大后减小的趋势,表面平均换热系数模拟值与经验公式计算结果基本吻合;施工通风1,350,s左右时,粉尘浓度满足规范要求.     

浅析压力钢管竖井混凝土浇筑垂直运输方案

巴基斯坦杜伯华水电站为高水头、长隧洞、引水发电项目,引水系统包括进水口、沉砂系统、引水隧洞、压力钢管平洞和竖井。引水隧洞长4875m,设计流量为29m3/s,压力钢管系统平洞-竖井分为上、中、下平洞及上、中、下竖井,上、中、下竖井高度分别为147米、174米和152米,压力钢管竖井混凝土衬砌存在着混凝土入仓和混凝土质量保证的困难。现对几种工程上常用的混凝土垂直运输方案进行比较分析,得出适用于本工程的竖井混凝土浇筑垂直运输方案。     

引水隧洞施工通风Euler-Lagrange两相流大涡模拟

目前,地下通风两相流研究主要集中在矿井巷道通风且研究多采用雷诺时均法,无法准确获取湍流瞬态信息以及尘粒在湍流脉动影响下的瞬时运移规律.本文基于分子动理学理论,建立考虑热交换的三维非稳态EulerLagrange两相流颗粒轨道大涡模型,实现了对引水隧洞施工通风两相流的大涡数值模拟,揭示了引水隧洞风流场瞬态发展机制及颗粒在大涡结构影响下的运移规律,并验证了模型的准确性.运用该模型模拟某水电站引水隧洞施工通风排尘过程,结果表明:大涡模拟能捕捉到湍流脉动细节,结果较雷诺时均法更接近实际;通风可有效降低工作面附近温度;颗粒分布由初始的颗粒簇逐渐弥散,最终对隧洞全断面造成污染;通风3,700,s后,绝大多数颗粒从隧洞出口排出.     

CSAMT法在复杂地质条件区探测中的应用研究

引水工程隧洞由于其线路长、埋深大等特点,往往地质条件相对复杂,而隧洞沿线岩性变化、隐伏断层问题是关系到隧洞选线以及后期施工阶段的关键技术问题,常规的地质勘察最有效的手段是地面地质测绘、钻探、平硐勘探等手段,但由于大型引水工程隧洞埋深大、洞线长、穿越的地质单元复杂多变,技术难度大,而钻探、平硐勘探等手段耗时长、成本高,一定程度上不能满足勘察设计工期及成本要求.CSAMT法利用不同岩性和相同岩性不同辅存结构间所反映的电性特征差异,高效快捷地进行围岩级别划分和断裂破碎带判别,为复杂地质条件下的隧洞设计和施工提供资料依据.以某引水工程的CSAMT探测为例,对岩性变化、围岩分级和不良地质体圈定进行了分析.     

引水隧洞临近既有客运专线隧道爆破施工振动影响及对策

根据兰州市水源地建设工程输水主洞邻近既有兰新客运专线施工的工程实例,结合数值计算及以往施工经验,对引水隧洞邻近既有客专爆破施工影响进行研究,得出引水隧洞控制爆破范围,提出引水隧洞爆破施工时既有铁路运营线的处理措施,以确保既有铁路线和列车运营安全.     

小断面长距离隧洞通风技术

以引红济石引水隧洞为例,具体阐述了混合式通风的设计原则、设计标准、施工供风计算,得出了风机、风筒科学合理的选型参数,形成了高寒地区小断面长距离隧洞通风技术方案。     

基于CFX软件的瓦斯爆炸灾害气体扩散模拟

针对水利水电洞挖工程瓦斯爆炸后灾害气体扩散危险区域的确定问题,采用基于计算流体动力学理论的CFX模拟软件,结合向家坝水利水电站隧洞施工条件,假定第四层排水廊道内两个有代表性的地点作为瓦斯爆炸发生地点,对洞挖工程瓦斯爆炸后气体扩散进行模拟,分析隧洞各时间下不同区域的动态危险性。结果表明,竖井前瓦斯爆炸主要危险区域为第三层排水廊道及第四层排水廊道端头处,而竖井后为三层灌浆廊道及第四层排水廊道端头处,但对作业人员较多的主厂房和四号施工支洞影响均较小。数值模拟结果和理论分析吻合较好,证明所采用的数值模拟方法是有效和可行的。     

浅议引水隧洞掌子面涌水处理技术

正概述石兜水库新建的引水隧洞担负着向厦门市供应原水的重任,该隧洞总长4285.30m,断面为城门洞形,洞径为3.6m,隧洞出口与下游供水管道相连接,为同时满足往下游坂头水库放水要求,在隧洞中部设一施工支洞兼作坂头水库放水洞,支洞断面为城门洞形总长535m,洞径为3.0m。2012年4月     

隧道施工通风中的有害气体浓度变化分析

针对地下工程洞室施工中的隧洞通风,通过对理想状态下气体运动状态及通风过程的分析研究,得出施工通风过程中有害气体扩散的浓度变化公式,揭示有害气体的扩散变化规律,用工程实例对理论分析进行了验证.同时对有害气体浓度变化曲线进行仿真分析,得出在不同通风量下隧洞的通风效果,结果表明恒通风量通风模式在节能方面存在不足.     

复杂洞室群施工期通风有害气体扩散数值模拟

为了进一步认识复杂洞室群施工期联动通风中有害气体扩散的特点,该文基于流体动力学和射流理论,针对某地下洞库工程建立了湍流k-ε数学模型,模拟了压入式风机与吸出式风机联合通风、压入式风机与通风竖井联合通风这2种方案的有害气体扩散过程,得到了主洞室中不同截面CO体积浓度随时间变化的规律,分析了不同通风出口的排烟总量,比较了这2种方案的通风效果。结果表明:复杂洞室群通风中适当布置吸出式风机可提高通风效率、减轻施工巷道的排烟压力。     

白龙江引水工程深埋长隧洞工程地质问题

白龙江引水工程最复杂的科学和技术难题是工程穿越西秦岭段深埋长隧洞的工程地质问题,西秦岭地质背景复杂,目前研究成果较少。通过采用室内试验、现场测试和工程地质类比分析,对西秦岭1#隧洞的高地应力、岩爆、高地温、隧洞涌水及突水、有害气体等工程地质问题进行探讨,结果表明深埋长隧洞中地应力极高,易发生岩爆或软岩大变形,可能发生软岩型大变形洞段长度占总洞长的12%,可能发生岩爆洞段长度占总洞长的45%;地下水丰富,区域断层的最大涌水量可达8.5×10~4m~3/d,隧洞内具备形成涌水或突水的条件;存在一定的高地温和有害气体及放射性危害,研究结果对西秦岭地区的类似工程有借鉴意义,对工程地质问题的进一步研究具有指导意义。     

白龙江引水工程深埋长隧洞工程地质问题研究

白龙江引水工程最复杂的科学和技术难题是工程穿越西秦岭段深埋长隧洞的工程地质问题,西秦岭地质背景复杂,目前研究成果较少。通过采用室内试验、现场测试和工程地质类比分析,对西秦岭1＃隧洞的高地应力、岩爆、高地温、隧洞涌水及突水、有害气体等工程地质问题进行探讨,结果表明深埋长隧洞中地应力极高,易发生岩爆或软岩大变形,可能发生软岩型大变形洞段长度占总洞长的12%,可能发生岩爆洞段长度占总洞长的45%;地下水丰富,区域断层的最大涌水量可达8.5×104 m3/d,隧洞内具备形成涌水或突水的条件;存在一定的高地温和有害气体及放射性危害,研究结果对西秦岭地区的类似工程有借鉴意义,对工程地质问题进一步研究具有指导意义。     

地下洞室群通风系统风流运行规律及排风效果研究

为了解水电站地下厂房在各洞室贯通后的风流运行规律及排风效果,以河北丰宁抽水蓄能电站为例,利用计算流体力学软件Fluent对地下洞室群永久通风系统的气流运行规律进行了模拟,分别对地下厂房不同位置下的排风竖井的通风情况进行了计算,根据模拟结果,得出了洞室群的空气流场分布云图以及交通洞和排风竖井的空气质量流率,进而分析了不同工况条件下地下厂房的气流运行规律及排风效果,并讨论了不同供风量对洞室群风流情况的影响。     

富春江船闸改扩建工程围堰过水水流流场数值模拟

富春江船闸改扩建工程施工时,部分围堰处于枢纽泄洪消能区,围堰附近水流流速大、流态复杂,对施工围堰稳定不利.本文采用带自由表面的三维k-ε水气两相紊流数学模型,模拟过水围堰区域复杂的水流流场,获取围堰附近的流态、流速分布、涡量分布及压力分布规律,为围堰防护设计与施工安全提供依据.     

穿越断层破碎带隧洞注浆范围研究

以福建龙津溪引水隧洞工程为背景,隧洞在穿越断层破碎带时,在设计注浆条件下,存在着严重掌子面渗水的施工地质灾害。鉴于此,利用FLAC3D、ANSYS等数值模拟软件进行了各注浆工况下的渗水机理分析,综合比选获得最佳的施工注浆参数和注浆范围。得出了如下结论:1注浆圈厚度越大,掌子面处最大渗流速度越小;当注浆圈厚度大于3 m时,渗流速度的减幅不明显;2注浆长度越大,掌子面处最大渗流速度越小;当注浆长度大于9 m时,渗流速度的减幅不明显;3隧洞在穿越断层时,掌子面处渗流速度明显增大,施工时应多加注意。研究结论表明:分段高压注浆增强了隧洞掌子面的稳定性,使隧洞的开挖过程更加安全。     

复杂无压隧洞输水过程三维数值模拟与方案优选

运用基于流体体积（VOF）法的三维缸占双方程紊流模型模拟了无压引水隧洞水气两相流紊流流场,近壁面采用考虑糙率影响的壁函数法进行处理．以某复杂长距离无压引水隧洞的输水过程为例,模拟了3种方案的断面平均过水面积、流量、流速和气压的变化,实现了多方案的比选结果表明,3种方案水流均能顺利通过隧洞;方案二水流到达隧洞出口的时间最短：方案二的断面平均过水面积、流量、流速和气压均优于方案一;方案三与方案二差别较小,综合考虑过流能力及成本因素,方案二为最优方案．通过与某水库放水兼放空洞水深实测数据及采用传统水力学方法计算的经验值的对比分析,平均相对误差分别为5．01％和0．96％,验证了模型的可靠性．     

缝洞型油藏基于重力分异假定的数值模拟

大型溶洞是缝洞型碳酸盐岩油藏主要的储集空间.现有的连续介质油藏数值计算模型难以准确描述大型溶洞油水两相的流动特征.针对缝洞型油藏,本文建立了一个能够考虑大型溶洞油水两相重力分异的数值计算方法.这一方法基于黑油模型,其控制方程采用网格中心格式的有限体积法进行离散.通过定义大型溶洞单元的流相流动分数,来考虑溶洞内油水两相重力分异对流动的影响,并计算溶洞单元同裂缝单元或者基质单元间的质量流动项.采用本文建议的方法对塔河油田实际缝洞油藏进行了数值模拟,并同传统连续介质模拟方法进行了对比.计算结果表明,本文方法很好地拟合了单井和缝洞油藏的含水率和产油量,能够适用于实际缝洞型油藏的数值模拟.     

楔形孔板流量计内多气泡的运动行为研究

针对楔形孔板流量计多个气泡的运动,建立了对孔板流量计内气液两相流动的数学模型.采用贴体坐标系下同位网格的SIMPLE算法解决速度与压力的耦合问题.利用贴体坐标下Level Set方法追踪两相界面的运动.通过模拟结果中节流截面含气律变化的分析,得出混相密度变化才是影响楔形孔板流量计测量精度的主要因素.因此,校正多相流的混相密度值是提高孔板流量计的测量精度,减小测量误差的最佳方法.     

楔形孔板流量计内多气泡的运动行为

针对楔形孔板流量计多个气泡的运动,建立了对孔板流量计内气液两相流动的数学模型.采用贴体坐标系下同位网格的SIMPLE算法解决速度与压力的耦合问题.利用贴体坐标下Level Set方法追踪两相界面的运动.通过模拟结果中节流截面含气律变化的分析,得出混相密度变化才是影响楔形孔板流量计测量精度的主要因素.因此,校正多相流的混相密度值是提高孔板流量计的测量精度,减小测量误差的最佳方法.     

湿陷性黄土隧洞水平旋喷桩加固效果研究

针对引洮工程总干渠7#隧洞4#吴家坪支洞含水疏松砂岩洞段施工难题,为保证施工安全和工程质量,采用水平旋喷桩超前加固措施。借助大型有限元软件ANSYS,对隧洞开挖过程进行数值模拟,对开挖过程中围岩应力、位移及地表沉降量的变化进行了分析,并将有、无旋喷桩两种情况进行比较。分析表明:在湿陷性黄土隧洞含水疏松砂岩洞段采用水平旋喷桩超前加固措施,围岩受力、变形及地表沉降都相对较小,水平旋喷桩能有效提高地层自稳能力,保障施工安全。