围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度与温度应力的影响研究 被引量：6

1

作者 司政 霍晓宇 辛兰芳 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期151-157,共7页

为了研究围岩温度对隧洞衬砌混凝土温度应力的影响规律,确保长距离输水隧洞的安全运行,以某水电站无压输水洞为研究对象,采用三维有限元温度场与徐变应力场仿真计算平台,对20、40、60、80℃围岩温度情况下的输水洞施工期及运行期进行仿... 为了研究围岩温度对隧洞衬砌混凝土温度应力的影响规律,确保长距离输水隧洞的安全运行,以某水电站无压输水洞为研究对象,采用三维有限元温度场与徐变应力场仿真计算平台,对20、40、60、80℃围岩温度情况下的输水洞施工期及运行期进行仿真模拟。分析围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度场和徐变应力场的影响,并研究了浇筑温度对高围岩温度隧洞衬砌混凝土应力场和损伤程度的影响。结果表明:围岩温度对输水洞衬砌混凝土温度场和温度应力场影响均较大,围岩温度每升高1℃,则衬砌混凝土的最高温度平均升高0.5℃,最大应力增大约0.033 MPa;浇筑温度每降低1℃,则其最大应力值减小约0.07 MPa。衬砌混凝土底板与边墙的交界处以及顶拱与边墙的交界处为隧洞衬砌结构的易损伤部位。降低浇筑温度,可以有效减小衬砌混凝土的损伤量,改善其应力状态,抑制损伤的发展。此研究可为类似高围岩温度隧洞工程提供参考。 展开更多

关键词 输水洞 衬砌混凝土温度 围岩温度 温度应力 热损伤

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潮湿巷道围岩散热影响因素的数值分析 被引量：4

2

作者 时岚 张学博 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2009年第9期51-53,共3页

为了研究潮湿巷道围岩散热影响因素,对矿井风流与围岩热湿交换理论进行了研究,提出了理论上更可靠的潮湿巷道围岩散热计算方法,采用有限差分法进行了数值解算,编制了模拟解算矿井风流与围岩热湿交换的计算机程序,得到了潮湿巷道围岩散... 为了研究潮湿巷道围岩散热影响因素,对矿井风流与围岩热湿交换理论进行了研究,提出了理论上更可靠的潮湿巷道围岩散热计算方法,采用有限差分法进行了数值解算,编制了模拟解算矿井风流与围岩热湿交换的计算机程序,得到了潮湿巷道围岩散热的变化规律,分析了通风时间、湿度系数等参数对围岩散热变化规律的影响。研究表明:显热、潜热及总散热量都随着通风时间的增长而减少,减少幅度逐渐降低;潮湿巷道壁面湿度系数对围岩散热量的影响较大,从潮湿巷道围岩表面散发的显热随着壁面湿度系数的增大而降低,而潜热和总散热量则随着壁面湿度系数的增大而增大。 展开更多

关键词 湿度系数 围岩温度 水分蒸发 围岩散热 含湿量

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隧道围岩温度分析解在高黎贡山铁路隧道的应用——隧道内空气温度满足设计要求时的围岩温度分布规律 被引量：4

3

作者 罗占夫 蒋涛 +2 位作者 王树刚 蒋爽 王卓 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第S02期32-37,共6页

针对深埋长大隧道施工中的作业面高温问题,依据隧道径向及轴向二维轴对称的围岩温度导热模型,引入第三类边界条件推导出围岩温度分布的分析解。以高黎贡山越岭段铁路隧道为例,对实际隧道洞内气温满足规范要求时的围岩温度分布进行预测分... 针对深埋长大隧道施工中的作业面高温问题,依据隧道径向及轴向二维轴对称的围岩温度导热模型,引入第三类边界条件推导出围岩温度分布的分析解。以高黎贡山越岭段铁路隧道为例,对实际隧道洞内气温满足规范要求时的围岩温度分布进行预测分析,结果表明:1)隧道截面径向最大温度梯度出现在内壁和围岩与衬砌的交界处,且径向围岩温度值随整个隧道轴向位置不同而变化,但只在隧道出入口两端20 m之内变化较为明显;2)提高隧道内壁面的对流换热系数将使衬砌内的平均温度梯度增大,进而导致洞内降温负荷的增加。 展开更多

关键词 高地温 隧道 围岩温度 分析解

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掘进巷道热环境影响因素重要性分析 被引量：3

4

作者 董孝通 边梦龙 王二雨 《工矿自动化》 北大核心 2021年第10期91-96,共6页

目前大多数研究仅讨论了单一因素对掘进巷道热环境的影响,未涉及多因素对掘进巷道热环境影响的重要性。利用Fluent软件对掘进巷道进行三维建模与数值模拟,通过正交试验与控制变量法分析了入风风速、入风温度、围岩温度和风筒直径对掘进... 目前大多数研究仅讨论了单一因素对掘进巷道热环境的影响,未涉及多因素对掘进巷道热环境影响的重要性。利用Fluent软件对掘进巷道进行三维建模与数值模拟,通过正交试验与控制变量法分析了入风风速、入风温度、围岩温度和风筒直径对掘进巷道热环境的影响程度。数值模拟结果表明:对掘进巷道热环境的影响程度由大到小依次为围岩温度、风筒直径、入风温度、入风风速;入风风速、入风温度和风筒直径对掘进巷道热环境的影响程度保持稳定;距离掘进工作面越远,围岩温度对掘进巷道热环境的影响越显著;掘进巷道温度与入风风速之间呈负幂函数关系,增大入风风速可降低掘进巷道温度,但入风风速过大,降温效果越来越不明显;掘进巷道温度与入风温度、围岩温度之间呈线性正相关关系,与风筒直径之间呈线性负相关关系。利用Origin对数值模拟结果进行拟合,得到掘进巷道温度与入风风速、入风温度、围岩温度、风筒直径之间的多元线性回归方程,拟合程度较好,可为工程预测掘进巷道温度提供有效参考。 展开更多

关键词 掘进巷道 热环境 巷道温度 入风风速 入风温度 围岩温度 风筒直径 正交试验 多元线性回归

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地铁源热泵工程长期运行围岩温度场数值研究 被引量：1

5

作者 胡松涛 毛竹 +3 位作者 季永明 刘国丹 佟振 管一鸣 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期429-436,共8页

为解决地铁长期运行过程中区间隧道过热问题,采用TRNSYS软件建立毛细管网前端换热器的地铁源热泵系统模型,在青岛地铁R13线灵山卫站进行热泵性能实验,实测数据与模拟结果吻合较好。此外,当地铁源热泵长期运行时,探究区间隧道围岩温度场... 为解决地铁长期运行过程中区间隧道过热问题,采用TRNSYS软件建立毛细管网前端换热器的地铁源热泵系统模型,在青岛地铁R13线灵山卫站进行热泵性能实验,实测数据与模拟结果吻合较好。此外,当地铁源热泵长期运行时,探究区间隧道围岩温度场及热泵机组性能系数COP的变化规律。结果表明,围岩表面和10 m处的围岩温度在5 a后将会分别增加7.85和4.71℃,热泵机组COP夏季制冷期间减少了2.47%,冬季供热期间增加了0.38%。 展开更多

关键词 地下传热 热泵系统 毛细管 地铁隧道 围岩温度 数值模拟

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隧道围岩温度场变化规律理论分析 被引量：13

6

作者 王海彦 骆宪龙 杨石柱 《石家庄铁路职业技术学院学报》 2006年第2期24-29,共6页

通过对隧道内二次衬砌表面温度及二次衬砌背后一定深度的围岩体温度场的理论分析,得出隧道内不同部位的温度变化规律,为寒区隧道采用抗防冻措施提供理论依据。

关键词 隧道 围岩 温度场 等温面 热传导

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基于对流-导热耦合模型的寒区水工隧洞围岩温度场分布规律研究 被引量：11

7

作者 孟尧 姜海波 《水资源与水工程学报》 CSCD 2020年第1期221-226,233,共7页

在高海拔寒冷地区,温度场是影响水工隧洞围岩稳定的重要因素。为了研究不同环境条件下水工隧洞温度场的特性及其变化规律,以新疆某寒区水工隧洞为依托,基于现场监测数据,采用有限元仿真计算,对不同自然通风温度和不同风速下的水工隧洞... 在高海拔寒冷地区,温度场是影响水工隧洞围岩稳定的重要因素。为了研究不同环境条件下水工隧洞温度场的特性及其变化规律,以新疆某寒区水工隧洞为依托,基于现场监测数据,采用有限元仿真计算,对不同自然通风温度和不同风速下的水工隧洞围岩温度场及其演化规律进行系统分析。结果表明:自然通风温度对隧洞轴向和径向围岩温度都有明显的影响,但随着时间的增加,通风温度对轴向和径向围岩温度的影响逐渐减小,自然通风150 d影响径向围岩深度在10 m左右,在围岩径向0~2 m温度变化最大。通风风速从1 m/s增加到4 m/s,隧洞轴向和径向围岩温度逐渐下降,并且随着轴向和径向距离的增加围岩的温度变化幅度在减小。 展开更多

关键词 水工隧洞 对流-导热耦合模型 围岩温度场 分布规律 寒区

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寒区隧道衬砌渗水挂冰试验研究

8

作者 刘洪义 张学富 +3 位作者 邱凯驰 周凡轶 刘欣 宋佳益 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第9期1783-1791,共9页

为揭示寒区隧道衬砌渗水挂冰发育规律,研制出一套模拟地表水补给条件下寒区隧道衬砌渗水挂冰发育的模型试验装置,实时监测渗水断面围岩温度和挂冰发育过程;采用Image-J软件测量挂冰图像截面积和线性回归分析方法分析挂冰发育过程,研究... 为揭示寒区隧道衬砌渗水挂冰发育规律,研制出一套模拟地表水补给条件下寒区隧道衬砌渗水挂冰发育的模型试验装置,实时监测渗水断面围岩温度和挂冰发育过程;采用Image-J软件测量挂冰图像截面积和线性回归分析方法分析挂冰发育过程,研究不同风速和围岩初始温度条件下渗水点围岩温度和挂冰堵塞率演变规律。结果表明:1)挂冰开始发育时刻,随着风速的增大和围岩初始温度的升高,渗水点围岩临界温度逐渐升高;渗水点围岩温度随冷却时间逐渐降低,近似呈对数函数关系;风速越小、围岩初始温度越高,平均降温速率越慢,挂冰发育持续时间越长;当风速分别为0.6 m/s和1.2 m/s时,由于渗水断面围岩冻结圈的形成和衬砌内壁冰体封堵渗水点导致衬砌挂冰停止发育。2)挂冰堵塞率与时间近似呈线性关系,风速越小、围岩初始温度越高,挂冰开始发育的时间越晚,冻害严重程度越高,而紧急程度越低。 展开更多

关键词 寒区隧道 衬砌渗水挂冰 模型试验 围岩温度场 挂冰侵限

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空气隔热夹层围岩温度场数值计算及试验分析 被引量：2

9

作者 李文菁 邹声华 +1 位作者 杨万鑫 胡琦 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期394-402,共9页

随着矿产资源的开采深度日益增加,矿井高温热害问题日益突出,研究新的隔热技术、隔热工艺已经成为控制围岩传热的重要研究方向。鉴于空气夹层结构在建筑围护结构和寒区隧道中的保温隔热作用,提出应用封闭空气夹层控制巷道围岩散热量的... 随着矿产资源的开采深度日益增加,矿井高温热害问题日益突出,研究新的隔热技术、隔热工艺已经成为控制围岩传热的重要研究方向。鉴于空气夹层结构在建筑围护结构和寒区隧道中的保温隔热作用,提出应用封闭空气夹层控制巷道围岩散热量的方法。采用ANSYS Fluent软件求解了含空气夹层的围岩温度场分布。通过相似理论设计了含空气夹层的巷道围岩温度场测试试验台,并应用试验结果对数值计算结果进行了验证,两者具有很好的吻合性,证明了ANSYS Fluent模拟结果的正确性。应用计算模拟结果和试验结果分析了围岩内温度场非稳态传热过程中的变化规律,发现因空气夹层内自然对流现象的存在,顶部、中部和底部围岩温度场发展并不一致,但其调温圈无因次半径均小于无隔热巷道。并通过实例计算研究,发现空气层厚度对围岩散热量影响较小,空气夹层厚度从2 cm增加到20 cm时,围岩单位长度散热量仅下降5%;围岩导热系数对空气夹层隔热率有着显著的影响,导热系数为0.59 W/(m·K)比围岩导热系数6.18 W/(m·K)时夹层隔热率衰减速率快。封闭空气夹层隔热结构适用于新掘进巷道或高温隧道的临时性隔热或围岩导热系数高的固定或半固定作业地点的永久性隔热。 展开更多

关键词 围岩散热 隔热技术 空气夹层 非稳态传热 围岩温度场

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寒区隧道洞内围岩温度场的时空演化规律研究 被引量：2

10

作者 高焱 丁云飞 +3 位作者 关喜彬 耿纪莹 周志新 朱永全 《国防交通工程与技术》 2021年第6期23-27,共5页

围岩温度场的变化规律对寒区隧道防寒保温设计工作至关重要。在建立流体和固体耦合瞬态热传导数值模型的基础上,采用控制变量法,分析了不同自然风速、洞外气温、围岩地温、列车运行速度和频率下二衬后围岩温度的变化规律。研究结果表明... 围岩温度场的变化规律对寒区隧道防寒保温设计工作至关重要。在建立流体和固体耦合瞬态热传导数值模型的基础上,采用控制变量法,分析了不同自然风速、洞外气温、围岩地温、列车运行速度和频率下二衬后围岩温度的变化规律。研究结果表明:在不考虑列车风的影响下,自然风速每增加1 m/s,二衬后负温距进口的距离平均增加260 m,负温距出口距离平均增加210 m;洞外气温每降低5℃,二衬后负温距进口的距离平均增加215 m,负温距出口距离平均增加190 m;围岩地温每升高5℃,二衬后负温距进口的距离平均减少187.5 m,负温距出口距离平均减少195 m。列车运行速度越快,列车风作用时间越短,围岩温度的变化越不明显;列车运行频率越大,洞内围岩温度越低,保温工作越趋于不利。 展开更多

关键词 寒区隧道 围岩温度场 控制变量法 数值分析

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寒区隧道围岩初始温度场及保温材料对非稳态温度场的影响 被引量：1

11

作者 廉海浔 林立彬 朱彤 《井冈山大学学报（自然科学版）》 2021年第6期82-87,共6页

本研究利用商用模拟软件FLUENT,分别使用非稳态初始条件和均温初始条件,对寒区隧道围岩内温度场随时间的变化特性进行了模拟仿真,表明隧道围岩的初始温度场分布对准确模拟寒流导致的围岩温度分布有重要影响。分析了不同保温层材料对隧... 本研究利用商用模拟软件FLUENT,分别使用非稳态初始条件和均温初始条件,对寒区隧道围岩内温度场随时间的变化特性进行了模拟仿真,表明隧道围岩的初始温度场分布对准确模拟寒流导致的围岩温度分布有重要影响。分析了不同保温层材料对隧道围岩结构温度分布的影响,由于三种保温材料的热导率均比较小,5 cm厚保温层后的围岩温度相差不大,但是5 cm厚保温层不足以保证所依托隧道结构不发生冻害;需要根据寒区隧道的气象条件铺设主动加热带,从而有效防止冻害现象的发生。 展开更多

关键词 隧道冻害 保温层 围岩温度场 非稳态热传导

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基于毛细管传热模型对地铁隧道围岩温度场的预测分析

12

作者 胡松涛 马建成 +2 位作者 佟振 张君 程晔 《青岛理工大学学报》 CAS 2020年第2期102-107,共6页

利用毛细管地源热泵系统可以改善地铁运行过程中产热量对隧道围岩温度场和地铁热环境的影响,同时实现在冬季和夏季分别为地上建筑供热和供冷.通过数学传热模型,分别针对毛细管地源热泵系统不运行和运行的情况,对地铁隧道围岩温度场变化... 利用毛细管地源热泵系统可以改善地铁运行过程中产热量对隧道围岩温度场和地铁热环境的影响,同时实现在冬季和夏季分别为地上建筑供热和供冷.通过数学传热模型,分别针对毛细管地源热泵系统不运行和运行的情况,对地铁隧道围岩温度场变化进行了预测分析,从而得到:地铁列车运行10 a后,隧道壁面处、5、15、25 m深处温度依次升高6.92、5.20、2.90、1.70℃,隧道围岩热堆积现象明显;系统运行10 a,夏季每天运行12 h,冬季每天运行时间从10 h增加到14 h,则地铁隧道壁面处温降值从0.68℃增加到0.97℃,距壁面深25 m处温降值从0.97℃增加到1.45℃. 展开更多

关键词 地铁隧道 热堆积 毛细管地源热泵 传热模型 围岩温度场 预测分析

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