隧道通风管道布置参数对瓦斯运移特性的影响

为了研究通风风管在瓦斯隧道施工通风中对瓦斯扩散的影响,通过CFD数值仿真,建立瓦斯在隧道内的运移模型,详细探究了不同风管直径、风管口距工作面的距离、风管悬挂位置以及风管贴壁间隙四个风管布设参数对隧道风流场及瓦斯分布规律的影响。结果表明,风管直径对于工作面上瓦斯体积分数场具有显著的影响,风管直径减小会导致隧道空间瓦斯体积分数增加,且瓦斯体积分数增加的程度远大于风管直径减小的程度。风管布置在拱肩处更有利于瓦斯的排出和保障隧道安全施工。随着风管出风口距离工作面距离的不断减小,隧道内瓦斯体积分数越低,并且隧道内部空间瓦斯分布越均匀,越不易发生瓦斯的局部积聚现象。风管顶端离隧道拱顶的距离越远,隧道内瓦斯体积分数越高,断面瓦斯分布均匀性也越差。在单因素试验情况下,可以看出风管的最佳组合方式为风管直径为1.8m,风管位置为拱肩,风管出口距工作面的距离为5m,贴壁程度为0.5m。     

浅埋隧道大管幕施工台阶法几何参数优化

研究了浅埋隧道下穿高速公路大管幕施工的台阶法几何参数优化问题.以重庆新白杨湾隧道工程为依托,采用数值模拟方法分析不同台阶参数对初支受力、围岩变形、开挖面稳定性以及对现场施工的影响规律.研究结果表明:拱顶沉降和水平收敛随着台阶长度增大而增大,应适当减小台阶长度;拱顶沉降和水平收敛随着台阶高度增大而减小,但应控制在合理范围;开挖面纵向位移随着台阶高度增大而增大,开挖面主应力随着台阶高度增大而减小.结合对现场施工便利性和施工效率的影响,最终确定台阶高度和长度分别取值在5.9 m和20 m左右时为最优参数方案.     

考虑开挖过程的瓦斯隧道施工通风影响机制——以鸡鸣隧道为例

为研究瓦斯隧道开挖过程中通风设备布置对通风效果的影响机制,以城开高速鸡鸣隧道为研究对象,考虑风筒直径、出风口与掌子面距离、风筒高度三个因素,基于数值模拟方法,进行三因素三水平正交试验;以瓦斯平均浓度数据为基础,研究了瓦斯浓度在施工通风影响下的分布特点,通过极差分析和方差分析研究了9种布置方案下三个因素对三种施工情况下通风效果的影响。研究结果表明：上掌子面顶角、底角及下掌子面底角处,瓦斯分布较为集中,实际施工过程中应加强对该区域的监测;回风侧瓦斯浓度高于进风侧。不同的施工情况下,三个因素对通风效果的影响程度存在差异;即在整体掌子面或仅有上掌子面施工的情况下,三个因素对通风效果的影响程度从大到小依次为：风筒高度、风筒直径、出风口与掌子面距离;仅有下掌子面施工时则依次为：风筒直径、风筒高度、出风口与掌子面距离。在本文研究结论的基础上,提出针对台阶开挖过程中可能出现的不同工况下的以提高通风效率为目的的通风设备布置建议。     

乌鞘岭特长隧道6号斜井工区长距离无轨运输通风排烟技术研究

兰武铁路二线乌鞘岭隧道6号斜井工区位于高原地区,隧道前期任务施工斜井和平导,独头施工长度最长达到5100m,采用无轨运输出碴,并且通过20、21号横通道进入右线形成折线多工作面施工,采用独头压入式软管通风排烟,通过我们对通风机和通风软管的改进,提高现场管理水平,在整个乌鞘岭隧道工地取得了十分明显的效果,对今后类似隧道的设计和施工具有一定的借鉴价值。     

双峰特长隧道两阶段通风方案

施工通风一直是长大隧道施工中的技术难点之一，以往由于通风理论与技术装备问题，大多采用独头压入式通风方式。近年来，随着施工技术与施工机械化水平的提高，公路、铁路建设愈来愈多地采用修建长大隧道的方案，因此，解决好长大隧道施工通风，保证施工顺利进行愈显紧迫。结合浙江省诸永高速公路双峰特长隧道管道巷道混合式通风3．2km的成功经验，总结出特长隧道两阶段通风方案。     

大断面山岭隧道台阶法施工中台阶高度优化研究

大断面的山岭隧道施工,一般采用分部开挖,虽然减小了一次开挖跨度,但进度慢,安全性不高.而台阶法施工通过调整台阶高度和长度则能很好地适应各种复杂地质条件,施工程序简单、工作效率较高,进度较快,因此得到了广泛应用.台阶法施工中的台阶高度对于台阶法施工成败影响甚大,如何选取合理的台阶高度对于控制围岩收敛和拱顶沉降以及衬砌稳定具有重要的意义.通过数值分析和现场监测的手段对韩门大断面隧道的台阶开挖进行系统研究,获得台阶法开挖的合理开挖高度,以指导设计和施工.     

独头掘进巷道排柴油机尾气通风参数的数值模拟优化研究

为了分析地下无轨独头掘进巷道内柴油机尾气的迁移规律,以衢州某地下工程大断面独头掘进巷道为对象。采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法模拟了压入式通风方式以及不同柴油机负荷率情况下,巷道内柴油尾气浓度随风筒出口距掘进面距离和安装高度的关系。获得的结论为:在两种柴油机负荷率下,压入式的风筒距工作面的距离为13~15 m,距地面3 m时,排柴油机尾气效果最好;固定风筒距地面高度3 m,随着风筒距工作面的距离增加,在独头掘进巷道内柴油机尾气平均质量浓度先减少后增加。     

长大隧道独头压入式通风技术

文章以太行山隧道1#、2#斜井及其正洞段工程为例,介绍了采用无轨运输和内燃机械作业的长大隧道独头压入式通风技术,设计参考了国内其他隧道通风的实际情况,通过理论通风量的计算及现场实际情况,提出变更加大斜井断面尺寸和采用1.6m的柔性风管,配用两台SDF（C）-N013隧道施工专用轴流通风机,最大配用电机功率为低速：22×2KW,中速：45×2KW,高速：132×2KW,拥有6个档位的通风量,可以随隧道掘进长度的增加逐步加大通风量,以达到节能目的。     

压入式受限贴附射流流场特征及参数计算

掘进工作面压入式通风实际上是有限空间受限贴附射流通风。风流从圆形风筒射入掘进工作面空间形成射流区和回流区。根据流体射流理论,分析了压入式受限贴附射流通风射流产生过程及射流通风风流结构特征．由于受到巷道有限空间的限制,射流流场不能像自由贴附射流那样发展,形成了圆形贴附射流自由段、有限扩张段和收缩段。射流各段的长度与射流受限程度成反比。文中给出了射流各段长度及射流区和回流区断面平均流速和流量的计算模型。     

合武铁路隧道施工关键技术

在传统隧道施工技术的基础上,针对合武铁路客运专线隧道的特点,从钻爆、渗漏、施工通风、台阶法施工及仰拱施工几个方面提出了相应的施工关键技术攻关思路。     

公路隧道通风空气交叉污染三维数值分析

在公路隧道的竖井送、排式纵向通风以及小近距隧道通风时，会出现排出的污染空气被吸入到邻近的竖井或隧道中的交叉污染，影响了隧道通风的效果。应用CFD（Computational Fluid Dynamics）技术对竖井送、排风口以及两个隧道洞口的空气交叉污染进行了详细的数值模拟分析。结果表明，竖井送、排风口和两个隧道间的污染随着送、排风口高差（或隧道出、入口纵向距离）及横向间距的增大逐渐减小。建议：在进行隧道通风设计时，竖井送、排风口轴线间距不小于50m，风口高差不小于5m；两隧道洞口轴线间距不小于40m，纵向距离不小于50m。     

不同溶腔-隧道间距对地铁隧道施工影响的模型试验研究

为探明不同溶腔-隧道净距下隧道施工对岩溶地层的扰动影响规律,以贵阳市轨道交通3号线一期工程为依托,开展了城市浅埋环境下不同溶腔-隧道间距对地铁隧道施工影响的模型试验研究。主要得到以下结论：(1)拱顶侧溶腔对拱腰水平位移位移影响较小,主要影响隧道拱顶的竖向沉降量；溶腔对原始地应力场的影响范围是有限的,溶腔直径为4m、溶腔底部与隧道开挖轮廓线顶部净距为5m时,隐伏溶腔的存在对隧顶围岩的沉降量影响不太显著。(2)溶腔与开挖隧道净距为1m、2m、5m时,拱顶围岩最终土压力变化分别为47.4kPa、84.7kPa、135.1kPa。溶腔底部距离隧道开挖轮廓线越近,拱顶围岩在隧道开挖后的土压力变化越小。岩溶地质现象对原始地应力场的影响表现为岩溶腔体对周边围岩的应力释放作用。(3)溶腔与隧道顶部净距为1m、2m、5m时地中沉降峰值分别为25.7mm、32.8mm、38.8mm,分别为无溶腔时的135.3%、172.6%、204.2%。隧道拱部隐伏溶腔与隧道净距并非越小对地表的沉降影响更大,溶腔-隧道净距与溶腔上覆土层厚度都会影响隧道开挖后的地表沉降。(4)各工况下拱架最终轴力表现为全环受压,弯矩值差异较轴力值更显著。拱部隐伏溶腔的存在一定程度上会减小开挖后初期支护结构拱部的受力,且距离隧道开挖轮廓线越近其拱部弯矩值越小。     

考虑风筒破损对隧道施工过程中CO排出的影响机制

为研究隧道施工通风过程中风筒破损对一氧化碳（CO）排出的影响,依托城开高速鸡鸣隧道,运用孔口流量理论,考虑风筒内流速、孔口与开挖工作面距离和孔口数量三个因素,基于数值模拟方法,研究风筒破损对CO排出的影响。研究表明：在风筒破损面积相同的前提下,漏风率随送风量的增加而增大;开挖工作面处的CO浓度在通风1min后达到峰值,约为3.5%;风筒破损会对隧道内的CO稀释产生滞后效应,滞后时间为1~3min并且送风量越小滞后效应越明显,最终导致距洞口25m范围内的CO浓度高于规范要求;通风长度区域内,三个因素中对CO排出的影响依次为：风筒内流速>孔口与开挖工作面距离>孔口数量;整体隧道内,影响依次为：风筒内流速>孔口与开挖工作面距离>孔口数量。并提出了通风设计和孔洞修补两方面的建议。     

基于Fluent数值模拟下梯形掘进巷道抽出式通风参数的优化研究

梯形断面掘进巷道在煤矿应用普遍,其迎头面是产生粉尘的主要场所,有必要针对该类型断面抽出式通风工况参数进行优化研究。通过改变抽出式通风的风筒风口布置、风量大小等工况参数进行数值模拟研究,得到风口距迎头面合理距离范围：1～1．8,当提高风量到一定界限后,抽出式通风控尘效果改变不明显,将吸风筒布置于巷道顶部中央位置控尘效果优于居于巷道侧壁布置。     

自然通风地道最佳长度的确定

从获得最大自然通风的角度,分析地道最佳长度存在的必然性。通过建立空气出口温度,热压大小,流动阻力损失等随地道长度变化的关系,提出简单而有效的确定方法。同时考察各种因素如进出口高差,地道等效直径,局部阻力系数,室外空气相对于年平均温度的剩余温度等,对最佳长度和最大流速的影响,通过算例进一步阐明该方法的实施过程,所得结果有利于地下自然通风系统的设计建造及经济利用。     

粉煤灰堆积体地层连拱隧道开挖错距影响分析

粉煤灰堆积体自稳能力差,受力即破碎成散颗粒,隧道穿越粉煤灰场区时失稳围岩对施工安全构成极大威胁。以盐坪坝连拱隧道为依托,根据粉煤灰力学性质对比选用了塑性-硬化本构,通过有限差分软件FLAC3D对不同开挖错距进行数值模拟,设置中导洞上下台阶以及左右洞开挖错距工况分别为5m、10m和15m,研究不同开挖错距对粉煤灰堆积地层中双连拱隧道的围岩和结构的影响。结果表明：中导洞台阶开挖错距不宜超过10m,15m错距相比10m错距应力最大值增长了36.82%,左右洞采用小开挖错距可以有效减少中导洞拱顶位移；中导洞开挖完成后左右洞拱顶竖向位移已达到其总沉降量约50%,左洞拱顶沉降位移与开挖错距近似线性增长,后行洞开挖过程中对先行洞造成的影响较大；主洞采用不同开挖错距时应力积聚分布在不同位置,开挖错距大于10m后结构受力增幅快速增长,15m错距相比10m错距应力最大值增长了17.28%。可见主洞开挖错距不宜超过10m。