通風(fēng)高寒隧道凍結(jié)鋒面理論計(jì)算與工程應(yīng)用研究

楊 宏

(中鐵二十局集團(tuán)市政工程有限公司 甘肅蘭州 730030)

1 引言

隨著青藏高原與西北大區(qū)域交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求持續(xù)增加，高海拔寒區(qū)隧道工程的建造規(guī)模也在逐年擴(kuò)大[1－2]。其中，降低隧道凍害成為當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，也是高寒隧道工程界學(xué)者們研究的難點(diǎn)與重點(diǎn)。尤其當(dāng)洞外處于極端環(huán)境溫度，寒冷氣流進(jìn)入隧道洞內(nèi)后與襯砌、路面及其下臥的仰拱發(fā)生反復(fù)熱交換，致使隧道襯砌、仰拱以及排水結(jié)構(gòu)等出現(xiàn)嚴(yán)重凍害，這些問(wèn)題對(duì)高寒隧道的運(yùn)營(yíng)管理與安全行車(chē)造成嚴(yán)重困擾[3]。

凍結(jié)鋒面作為高寒隧道保溫板設(shè)計(jì)計(jì)算的重要參考，對(duì)高寒隧道工程保溫建設(shè)具有重要指導(dǎo)價(jià)值。然而當(dāng)前對(duì)高寒隧道凍結(jié)鋒面的研究成果尚不深入，現(xiàn)有研究主要集中于單管凍結(jié)與少部分凍土凍結(jié)方面[4－6]，而公路隧道一般半徑較大，且洞內(nèi)縱向溫度存在差異，斷面溫度差異不可忽略，所以獲取凍結(jié)鋒面的解析解較為困難。賴(lài)遠(yuǎn)明利用攝動(dòng)技術(shù)，得到凍結(jié)鋒面半徑與時(shí)間控制方程，但未考慮風(fēng)流場(chǎng)因素及縱向凍結(jié)鋒面變化。馮強(qiáng)[7]建立了保溫板條件下寒區(qū)隧道凍結(jié)鋒面演化控制方程。趙玉報(bào)[8]利用FLAC3D技術(shù)，研究了凍土隧道圍巖凍結(jié)鋒面發(fā)展規(guī)律。劉鶴[9]依托太錫鐵路太崇段崇禮隧道工程，通過(guò)數(shù)值計(jì)算對(duì)季凍性寒區(qū)隧道波紋鋼排水溝的適應(yīng)性進(jìn)行研究。但目前針對(duì)風(fēng)流場(chǎng)條件下高寒隧道凍結(jié)鋒面數(shù)學(xué)模型計(jì)算參數(shù)的選取上，未能統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。……