• ISSN 0258-2724
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基于施工隧道压入式通风方式结构设置优化

乔力伟

乔力伟. 基于施工隧道压入式通风方式结构设置优化[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(6): 1245-1252, 1277. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.021
引用本文: 乔力伟. 基于施工隧道压入式通风方式结构设置优化[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(6): 1245-1252, 1277. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.021
QIAO Liwei. Optimization of Structural Setting Based on Forced Ventilation Method in Tunnel Under Construction[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(6): 1245-1252, 1277. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.021
Citation: QIAO Liwei. Optimization of Structural Setting Based on Forced Ventilation Method in Tunnel Under Construction[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(6): 1245-1252, 1277. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.021

基于施工隧道压入式通风方式结构设置优化

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.021
详细信息
    作者简介:

    乔力伟(1985—),男,博士研究生,研究方向为交通运输安全与环境,E-mail: sllybels@qq.com

  • 中图分类号: X964

Optimization of Structural Setting Based on Forced Ventilation Method in Tunnel Under Construction

  • 摘要: 针对钻爆法施工隧道中压入通风方式造成的隧道内空气质量差、排尘久等缺点,在传统通风方式的基础上进行结构优化改进,形成抽出式风幕通风方式. 以吴家岭二级水电站新建I号、II号引水隧道为试验隧道,对两种通风方式条件下隧道内风速及游离SiO2粉尘扩散特点进行现场监测与对比分析,并应用有限元Ansys-CFD软件对游离SiO2粉尘浓度场演化特征进行了模拟分析. 研究结果表明:在抽出式风幕通风条件下通风35 min后,施工作业区内游离SiO2粉尘浓度即可达标,洞身区只存在少量极低浓度SiO2粉尘,作业区内SiO2粉尘浓度最大净化率较压入式通风方式提高了25.93%,隧体内施工环境大为改善.

     

  • 图 1  风幕通风结构示意

    Figure 1.  Schematic diagram of the extractive and air curtain ventilation mode

    图 2  吴家岭二级水电站新建引水隧道施工概况图

    Figure 2.  General outline of construction of new diversion tunnel at Wujialing second stage hydropower station

    图 3  通风试验现场监测点布设位置

    Figure 3.  Monitoring point locations for ventilation testing

    图 4  试验隧道内纵向轴线监测点位上的风速

    Figure 4.  Wind velocity at monitoring points on longitudinal axis in test tunnel

    图 5  试验隧道内游离SiO2粉尘浓度演化

    Figure 5.  Evolution of free SiO2 dust concentration in test tunnels

    图 6  压入式通风条件下隧道内游离SiO2粉尘浓度场演化特征

    Figure 6.  Evolution characteristics of free SiO2 dust concentration field in tunnel under forced ventilation mode

    图 7  抽出式风幕通风条件下隧道内游离SiO2粉尘浓度场演化特征

    Figure 7.  Evolution characteristics of free SiO2 dust concentration field in tunnel under extractive and air curtain ventilation mode

    表  1  通风机标定技术参数

    Table  1.   Specifications of ventilators

    型号 档位 风量/
    (m3•min–1
    风压/
    kPa
    功率/
    kW
    风速/
    (m•s–1
    SDF(C)
    —14
    高速 3 200 6.8 360 5.24
    中速 2 000 3.1 120 3.28
    低速 1 600 1.7 50 2.62
    SDF(C)—13.5 高速 2 600 5.9 260 4.26
    中速 1 900 2.7 80 3.11
    低速 1 400 1.4 34 2.30
    高速 2 100 4.6 145 3.44
    SDZ—11.5 中速 1 500 2.1 45 2.46
    低速 1 100 1.1 20 1.80
    SSF—12.5 定速 2 000 2.5 75 3.27
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    表  2  监测设备标定技术参数

    Table  2.   Specifications of monitoring equipment

    参数类型 风速测量 粉尘监测
    仪器型号 QY—JL24型 LD—3C型
    测量范围 0~60 m/s 低:0.01~300 mg/m3

    高:0.001~10 mg/m3
    灵敏度 低:0.010 mg/m3

    高:0.001 mg/m3
    精度 ± 0.1 m/s ± 10%
    重复误差 1% 2%
    测定时间 1~24 h 手动设置
    设备存储 6 999组
    数据
    循环99组
    数据
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    表  3  Ansys-CFD求解器与流场边界条件设置

    Table  3.   Solver settings and boundary conditions of the flow field in Ansys-CFD

    求解器参数 类型 时间状态 离散项 模型 物质名称 总质量流率/(kg•s–1
    定义 基于压力 非定常 开启 κ-epsilon SiO2 0.848
    边界类型 风幕喷口 通风管口 隧道壁/掌子面 衬砌台车 壁面类型 隧道口
    定义 速度入口 速度入口 壁面 壁面 捕捉 流量出口
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  • 收稿日期:  2016-09-10
  • 刊出日期:  2018-12-01

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