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寒区隧道温度场的时空演化规律及温控措施研究 被引量:30
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作者 周小涵 曾艳华 +1 位作者 范磊 周晓军 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期46-52,共7页
推导寒区隧道围岩—衬砌—气流的非稳态热传导的有限差分方程,通过在建寒区铁路隧道现场实测温度场与计算温度场的对比,验证数值解的准确性。结果表明:隧道贯通后,随着时间的推移,距离衬砌表面一定范围内衬砌和围岩的温度变化曲线呈正... 推导寒区隧道围岩—衬砌—气流的非稳态热传导的有限差分方程,通过在建寒区铁路隧道现场实测温度场与计算温度场的对比,验证数值解的准确性。结果表明:隧道贯通后,随着时间的推移,距离衬砌表面一定范围内衬砌和围岩的温度变化曲线呈正弦曲线,与风流温度的相同,而且越往断面径向深处,衬砌和围岩的温度变化越小,相位滞后越大;隧道二衬拱顶处的温度最高,轨面处的温度最低,各测点温度平均值与拱腰处的接近;隧道二衬温度的计算值稍低于实测的平均值,但满足工程使用精度要求;采用硬泡聚氨酯保温材料作为隔热层,可以有效提高寒区隧道衬砌和围岩的温度,且隔热层厚度为0.05m左右时工作效率最高;外贴式和中隔式保温隔热层均能起到良好的保温效果,而外贴式的保温效果更优;考虑到外贴式隔热层便于维护和更换,而中隔式保温层遇水及受挤压均易变形,因此在材料及施工工艺允许的前提下,建议寒区隧道采用外贴式保温隔热层。 展开更多
关键词 寒区隧道 温度场 周期性风温 隧道衬砌 围岩 保温隔热层
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寒区隧道温度场分布规律及围岩特性影响 被引量:22
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作者 孙克国 徐雨平 +1 位作者 仇文革 郑强 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期67-72,共6页
寒区隧道冻害问题时有发生,深入研究温度场分布规律及围岩特性对其的影响对解决冻害问题至关重要。文章依托辽宁省某寒区公路隧道,采用理论分析、数值计算等手段对热-流-固耦合作用下的寒区隧道温度场进行研究,得出了隧道纵断面和横断... 寒区隧道冻害问题时有发生,深入研究温度场分布规律及围岩特性对其的影响对解决冻害问题至关重要。文章依托辽宁省某寒区公路隧道,采用理论分析、数值计算等手段对热-流-固耦合作用下的寒区隧道温度场进行研究,得出了隧道纵断面和横断面的温度场分布规律,分析了围岩初始地温和导热系数对寒区隧道温度场的影响规律。研究发现,初始地温越高、导热系数越小,越有利于负温气流影响下的寒区隧道抗防冻工作,可为后续类似工程的抗防冻设计提供借鉴和指导。 展开更多
关键词 寒区隧道 温度场 围岩特性 热-流-固耦合
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多因素对高温隧洞稳定性的影响 被引量:15
3
作者 张岩 李宁 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2012年第2期219-226,234,共9页
【目的】研究洞室围岩温度场扰动对洞室地层热力学平衡和围岩热物理力学性能的影响,为隧洞设计与施工提供参考。【方法】通过建立地下隧洞几何模型和洞内环境热力学模型,针对新疆某高温隧洞,根据实测洞内环境温度及围岩温度,应用ANSYS... 【目的】研究洞室围岩温度场扰动对洞室地层热力学平衡和围岩热物理力学性能的影响,为隧洞设计与施工提供参考。【方法】通过建立地下隧洞几何模型和洞内环境热力学模型,针对新疆某高温隧洞,根据实测洞内环境温度及围岩温度,应用ANSYS有限元程序,对不同施工工况下围岩的温度场变化进行模拟,深入研究温度场下隧洞的埋深、围岩类别(Ⅲ、Ⅳ1和Ⅳ2类)等不同状况对隧洞围岩稳定性的扰动规律。【结果】大量系统的数值试验表明,在影响高温隧洞围岩稳定性的各因素中,温度和围岩类别是影响围岩温度应力的2个主要因素。初始温度场的温度越高或温度差越大、围岩类别越好,围岩的温度应力越大;洞室埋深的增大对围岩二次应力场及围岩位移场均有显著影响。【结论】得到了温度、温差、围岩类别、埋深对高温隧洞稳定性的量化影响规律,对于高温隧洞问题,可参考上述规律并结合工程实际进行综合分析。 展开更多
关键词 地下隧洞 温度场 围岩稳定性 数值模拟
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高地温掘进巷水玻璃膨胀蛭石隔热围岩传热与降温特性 被引量:8
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作者 薛韩玲 郭佩奇 +4 位作者 彭俊杰 郭栋 陈柳 张进 张小艳 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第6期997-1005,共9页
为解决煤矿开采深度不断增加伴随而来的矿井高温热害问题,基于COMSOL模拟软件,应用水玻璃膨胀蛭石涂层对高地温矿井掘进巷道围岩进行隔热降温研究。讨论了水玻璃膨胀蛭石不同厚度,不同风筒出口风温、风速对围岩调热圈及巷道风流温度变... 为解决煤矿开采深度不断增加伴随而来的矿井高温热害问题,基于COMSOL模拟软件,应用水玻璃膨胀蛭石涂层对高地温矿井掘进巷道围岩进行隔热降温研究。讨论了水玻璃膨胀蛭石不同厚度,不同风筒出口风温、风速对围岩调热圈及巷道风流温度变化的影响。结果表明:随着隔热层厚度的增加,掘进工作面处围岩调热圈半径减小,巷道出口风流温度降低,厚度18 cm比12 cm调热圈半径仅减小了2.3%,巷道出口风温仅降低1.2%,隔热层厚度增加到一定程度降温效果不明显;随着风筒出口风温的增大,掘进工作面调热圈半径减小,随着风筒出口风速的增大,掘进工作面调热圈半径增大,掘进工作面处及巷道出口的风流温度对比相应的无隔热工况,降温幅度逐渐减小,在风筒出口风温24℃、风速6 m/s,隔热效果较优;围岩隔热条件下对流换热系数随隔热层厚度的增大而减小,随风筒出口风温、风速的增大而增大。 展开更多
关键词 矿井热害 围岩温度场 隔热 对流换热
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高温对煤炭地下气化围岩损伤的影响 被引量:7
5
作者 王喆 梁杰 +1 位作者 侯腾飞 魏永超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期2270-2278,共9页
煤炭地下气化是煤炭无害化开采技术创新战略方向之一,该技术可以回收老矿井废弃煤炭资源,对传统采煤技术难以开采的煤炭资源进行原位清洁转化。气化过程中燃空区形成带来的结构应力和高温造成的热应力共同作用对岩石造成损伤。以大城勘... 煤炭地下气化是煤炭无害化开采技术创新战略方向之一,该技术可以回收老矿井废弃煤炭资源,对传统采煤技术难以开采的煤炭资源进行原位清洁转化。气化过程中燃空区形成带来的结构应力和高温造成的热应力共同作用对岩石造成损伤。以大城勘查区深部煤层为气化对象,得出典型围岩热物性及力学参数随温度变化规律。基于连续损伤力学理论,在平滑Rankine损伤模型的基础上提出高温岩石损伤变量模型,使用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件对深部煤层地下气化过程围岩温度、主应力、损伤变量进行模拟研究。结果表明,5种典型岩石的比热容随温度升高整体呈上升趋势,导热系数随温度升高整体呈下降趋势,抗压强度和弹性模量随温度变化规律差别较大。围岩受温度影响范围随气化时间呈指数变化,气化10 d时,温度影响范围仅为3.27 m;气化50 d时,温度影响范围达到5.73 m;气化100 d时,温度影响范围为8.21 m;气化400 d时,温度影响范围达到18.20 m。结合地下气化过程中普遍采用的控制注气点后退气化法,岩石处于高温区的时间在40 d左右,温度场对围岩的影响范围约为4.7 m。燃空区上方及两端均出现损伤区,且相互连接形成“凹”字型,燃空区长度90 m时,损伤区高度为72.2 m;燃空区长度170 m时,损伤区高度为114.1 m;燃空区长度250 m时,损伤区高度为148.8 m;燃空区长度330 m时,损伤区高度为162.6 m;随燃空区长度增加,损伤区高度与燃空区长度之比降低。高温会对直接顶造成显著影响,但随着燃空区长度的增长,温度对直接顶损伤变量的影响逐渐降低,因此在气化初期高温会明显降低直接顶的损伤程度,使其更加难以发生垮落。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 损伤变量 温度-应力耦合 温度场 围岩特性
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高温矿井主动隔热巷道围岩温度场分布规律研究 被引量:7
6
作者 宋东平 周西华 +1 位作者 白刚 李昂 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第12期107-113,共7页
为研究矿井巷道隔热层对围岩温度场的影响,根据能量守恒定律和围岩散热的特点,建立了复合介质中的一维非稳态导热控制方程,编制了模拟主动隔热巷道围岩温度场的计算机程序,解算得出隔热层对围岩温度场分布规律的影响。研究结果表明:隔... 为研究矿井巷道隔热层对围岩温度场的影响,根据能量守恒定律和围岩散热的特点,建立了复合介质中的一维非稳态导热控制方程,编制了模拟主动隔热巷道围岩温度场的计算机程序,解算得出隔热层对围岩温度场分布规律的影响。研究结果表明:隔热层通过改变围岩内部的温度梯度来减缓围岩向风流的散热;有隔热层时壁面温度明显降低,围岩温度分布整体呈现出壁面温度低、内部温度高的特征;围岩调热圈半径和散热量与通风时间呈正幂指数关系;随着隔热层厚度的增加,巷道壁面温度和围岩散热量分别呈指数和幂指数关系减小;构建隔热层减少的围岩散热量与隔热层的导热系数呈负幂指数关系;研究加深了对巷道隔热机理的认识,对现场应用有一定的指导作用。 展开更多
关键词 高温矿井 主动隔热 围岩温度场 通风时间 隔热层厚度 导热系数
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多层隔热下工作面进风巷围岩传热特性
7
作者 吕逸飞 邱进伟 邹云 《中国矿业》 北大核心 2024年第5期143-151,共9页
深部矿井热害问题日益凸显,严重威胁作业人员生命健康,进一步影响矿井生产效益。本文通过围岩钻孔实验方法,研究了门克庆煤矿2102工作面、3100工作面、3106工作面及3107工作面进风巷围岩温度随径向深度变化规律;基于ANSYS软件,对膨胀玻... 深部矿井热害问题日益凸显,严重威胁作业人员生命健康,进一步影响矿井生产效益。本文通过围岩钻孔实验方法,研究了门克庆煤矿2102工作面、3100工作面、3106工作面及3107工作面进风巷围岩温度随径向深度变化规律;基于ANSYS软件,对膨胀玻化微珠水泥隔热材料与空气夹层协同隔热效果进行研究。研究结果表明:围岩温度与径向深度之间的关系符合ExpAssoc模型,相关系数R2为0.99106;膨胀玻化微珠水泥隔热材料与空气夹层厚度均为3 cm、6 cm、9 cm、12 cm、15 cm、18 cm时,材料-空气协同隔热顺序与空气-材料协同隔热顺序相比,原巷道壁面温度更高,调热圈半径更小,隔热效果更好;材料-空气协同隔热时,空气夹层厚度在12 cm内对隔热效果影响更大,材料层厚度在6~18 cm内对隔热效果影响更大;对流换热系数与隔热层厚度呈反比,空气夹层厚度在12 cm内其变化幅度大,而受材料层厚度影响较小。本文研究结果可为矿井多层隔热降温提供参考。 展开更多
关键词 矿井热害 围岩钻孔 围岩温度场 对流换热 协同隔热
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不同隔热材料下的深井巷道隔热降温模拟研究
8
作者 游波 崔大雄 +2 位作者 刘何清 鲁义 杨芯宇 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期153-160,共8页
为解决煤矿开采深度不断延伸带来的热害问题,揭示深井巷道温度场分布特征,选用5种矿用隔热材料开展深井巷道隔热降温模拟研究,分析不同厚度隔热层、不同围岩初始温度对围岩温度场、调热圈半径及巷内风流温度变化的影响,并探究隔热层附... 为解决煤矿开采深度不断延伸带来的热害问题,揭示深井巷道温度场分布特征,选用5种矿用隔热材料开展深井巷道隔热降温模拟研究,分析不同厚度隔热层、不同围岩初始温度对围岩温度场、调热圈半径及巷内风流温度变化的影响,并探究隔热层附近围岩温度场的演变特征。结果表明:添加泡沫混凝土的材料隔热性能最佳,经济成本最低;隔热层选用导热系数较低的隔热材料有助于提高隔热层的隔热效果,5~10 cm为最佳隔热层厚度;温度场与围岩层、锚喷层、隔热层在空间上分布一致,隔热材料导热系数与巷道围岩的温度梯度呈负相关,隔热层厚度、原岩温度与巷道围岩温度梯度呈正相关,隔热材料、隔热层厚度和原岩温度对调热圈半径有一定程度的影响,相比无隔热层巷道,巷道隔热和降温效果显著。 展开更多
关键词 隔热材料 巷道风流 围岩温度场 温度梯度 调热圈 降温效果
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Influence and sensitivity analysis of thermal parameters on temperature field distribution of active thermal insulated roadway in high temperature mine 被引量:6
9
作者 Weijing Yao Jianyong Pang +1 位作者 Qinyong Ma Happiness Lyimo 《International Journal of Coal Science & Technology》 EI CAS CSCD 2021年第1期47-63,共17页
To study active heat insulation roadway in high temperature mines,the typical high temperature roadway of−965 m in Zhujidong Coal Mine of Anhui,China,is selected as prototype.The ANSYS numerical simulation method is u... To study active heat insulation roadway in high temperature mines,the typical high temperature roadway of−965 m in Zhujidong Coal Mine of Anhui,China,is selected as prototype.The ANSYS numerical simulation method is used for sensitivity analysis of heat insulation layer with different thermal conductivity and thickness,as well as surrounding rock with different thermal conductivity and temperature on a heat-adjusting zone radius,surrounding rock temperature field and wall temperature.The results show that the heat-adjusting zone radius will entirely be in the right power index relationship to the ventilation time.Decrease in thermal conductivity and increase in thickness of insulation layer can effectively reduce the disturbance of airflow on the surrounding rock temperature,hence,beneficial for decreasing wall temperature.This favourable trend significantly decreases with ventilation time,increase in thermal conductivity and temperature of surrounding rock,heat-adjusting zone radius,surrounding rock temperature field,and wall temperature.Sensitivity analysis shows that the thermal physical properties of surrounding rock determine the temperature distribution of the roadway,hence,temperature of surrounding rock is considered as the most sensitive factor of all influencing factors.For the spray layer,thermal conductivity is more sensitive,compared to thickness.It is concluded that increase in the spray layer thickness is not as beneficial as using low thermal conductivity insulation material.Therefore,roadway preferential consideration should be given to the rocks with low temperature and thermal conductivity.The application of the insulation layer has positive significance for the thermal environment control in mine roadway,however,increase in the layer thickness without restriction has a limited effect on the thermal insulation. 展开更多
关键词 High temperature mine Active thermal insulation temperature field of surrounding rock Numerical simulation Sensitivity analysis
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渗流作用下深部高温巷道围岩温度场分布规律
10
作者 孙闯 王宇 +2 位作者 郭良银 付常鹏 孙菡誉 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2961-2970,共10页
为探究渗流作用下深部高温巷道围岩温度场分布规律,以新城金矿为工程背景,运用Fluent软件模拟不同渗流因素下围岩温度场分布规律。结果显示:深部巷道围岩在渗流作用下温度场分布特征发生改变,等温线沿渗流方向分布;随着围岩孔隙率增大,... 为探究渗流作用下深部高温巷道围岩温度场分布规律,以新城金矿为工程背景,运用Fluent软件模拟不同渗流因素下围岩温度场分布规律。结果显示:深部巷道围岩在渗流作用下温度场分布特征发生改变,等温线沿渗流方向分布;随着围岩孔隙率增大,温度场受扰动范围及调热圈半径不断增大,围岩径向温度和壁面温度随之降低;渗流水速度对围岩温度场分布特征影响较大,当渗流水速度≥2×10^(-8)m/s时,等温线沿渗流方向分布,渗流水速度<2×10^(-8)m/s时,等温线呈对称分布;随着渗流水速度增加,围岩温度场受扰动范围、调热圈半径、壁面温度升高,围岩径向温度随之降低;水流温度对围岩温度场分布特征、调热圈半径、温度场受扰动范围影响较小,围岩径向温度、壁面温度随水温升高而升高。 展开更多
关键词 安全工程 深部巷道 渗流作用 围岩温度场 数值模拟
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梯形巷道围岩散热有限体积法分析 被引量:5
11
作者 秦跃平 宋怀涛 +3 位作者 吴建松 白一雪 董占元 叶飞 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2015年第8期898-904,共7页
为研究梯形巷道围岩散热的特点,依据能量守恒定律,建立二维非稳态导热积分方程,运用有限体积法分别建立内部节点和边界节点的热平衡方程,采用VB语言编写围岩温度场及散热量数值计算程序,并通过一个实例进行数值分析.研究结果表明:初始... 为研究梯形巷道围岩散热的特点,依据能量守恒定律,建立二维非稳态导热积分方程,运用有限体积法分别建立内部节点和边界节点的热平衡方程,采用VB语言编写围岩温度场及散热量数值计算程序,并通过一个实例进行数值分析.研究结果表明:初始暴露的巷道围岩,围岩壁面温差大,温度梯度大,即围岩散热量也比较大;随着通风时间的延长,围岩浅部区域的温度逐渐接近于风流温度,散热量逐渐衰减,并且衰减幅度逐渐的减小. 展开更多
关键词 梯形 围岩散热 有限体积法 第三类边界 围岩温度场
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深部巷道围岩热-固耦合条件下的变形破坏数值分析 被引量:5
12
作者 谭云亮 张强 《山东科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2016年第2期29-37,共9页
为研究深部巷道围岩热-固耦合条件下的变形破坏特征,根据深部巷道围岩体稳态温度场模型,得出了热-固耦合条件下深部巷道围岩体应力场、位移场及塑性圈半径的解析解,总结了热应力作用下围岩变形破坏的影响因素。借助Comsol Multiphysics... 为研究深部巷道围岩热-固耦合条件下的变形破坏特征,根据深部巷道围岩体稳态温度场模型,得出了热-固耦合条件下深部巷道围岩体应力场、位移场及塑性圈半径的解析解,总结了热应力作用下围岩变形破坏的影响因素。借助Comsol Multiphysics多物理场耦合仿真软件对深部巷道围岩进行热-固耦合数值模拟,并将岩石力学参数与温度的关系引入模拟计算,分析了热应力、支护阻力对围岩变形破坏的影响规律。仿真结果显示,围岩热应力场分布呈非线性变化,浅部应力梯度大,深部应力梯度小;当巷内温度低于原岩温度时,热应力为压应力;随原岩温度升高,径向卸压范围及切向应力集中范围扩大,围岩塑性圈宽度和径向位移值有所增大;随巷内支护阻力提高,围岩塑性圈宽度和径向位移值则有所减小。现场试验发现,巷道围岩热应力场、应力场及位移场计算结果与实测结果吻合较好。 展开更多
关键词 深部巷道 温度场 应力场 热-固耦合 围岩 稳定性
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寒区隧道沿径向温度场变化规律及影响因素分析 被引量:1
13
作者 赵鹏宇 陈建勋 +4 位作者 罗彦斌 董体健 荀文杰 陈丽俊 王传武 《长安大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期83-94,共12页
为揭示寒区隧道衬砌结构和围岩沿径向温度场变化规律,采用控制变量法设置了21组计算工况,以年温度振幅等于0.05℃作为围岩温度影响边界确定标准,通过数值模拟计算,研究隧道衬砌结构和围岩年平均温度、年温度振幅沿径向深度变化规律,分... 为揭示寒区隧道衬砌结构和围岩沿径向温度场变化规律,采用控制变量法设置了21组计算工况,以年温度振幅等于0.05℃作为围岩温度影响边界确定标准,通过数值模拟计算,研究隧道衬砌结构和围岩年平均温度、年温度振幅沿径向深度变化规律,分析空气年平均温度、空气年温度振幅、围岩初始温度、围岩导热系数和导温系数5个因素对其影响。研究结果表明:隧道衬砌结构年平均温度和年温度振幅沿径向深度近似呈线性变化,围岩则分别呈对数函数升高和指数函数降低;衬砌结构、围岩年平均温度和空气年平均温度、围岩初始温度之间呈正线性相关,年温度振幅和空气年温度振幅也呈正线性相关,但不受围岩初始温度影响;空气年温度振幅降低,围岩温度影响边界深度减小,衬砌结构和围岩年平均温度整体上升;围岩导热系数增大,衬砌结构和围岩年平均温度整体略有升高,但空气至围岩表面年温度振幅衰减倍数明显升高,围岩年温度振幅整体减小,相应冬季围岩冻结深度减小;围岩导温系数增大,空气至围岩表面年温度振幅衰减倍数降低,围岩年温度振幅沿径向深度衰减减缓,衬砌结构和围岩年温度振幅整体较高,同时围岩温度影响边界深度增大,衬砌结构和围岩年平均温度整体减小,相应冬季围岩冻结深度增大。 展开更多
关键词 隧道工程 寒区 温度场 变化规律 影响因素 衬砌结构 围岩
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喷射混凝土对多年冻土区公路隧道围岩冻融圈的影响规律研究 被引量:5
14
作者 沈世伟 夏才初 +1 位作者 黎岩 韩常领 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期82-88,97,共8页
在多年冻土区隧道施工过程中,围岩温度场和冻融圈的控制是保证隧道围岩稳定性和结构安全性的关键因素。文章建立了考虑水泥水化放热的隧道围岩二维非稳态温度场的传热模型,在此基础上分析了喷射混凝土前后围岩温度场的变化规律,以及喷... 在多年冻土区隧道施工过程中,围岩温度场和冻融圈的控制是保证隧道围岩稳定性和结构安全性的关键因素。文章建立了考虑水泥水化放热的隧道围岩二维非稳态温度场的传热模型,在此基础上分析了喷射混凝土前后围岩温度场的变化规律,以及喷混凝土的施作时机与厚度对围岩冻融圈的影响规律,并与现场实测结果进行了对比分析。研究结果表明,计算结果的整体趋势与现场实测值吻合,距离洞壁0.5 m以外的围岩温度,二者误差不超过0.5℃。在喷射混凝土之前,各深度的围岩温度呈现缓慢增长趋势。喷混凝土施工完成后,由于水泥水化热影响,距洞壁深度1.0 m以内的围岩温度呈现陡升—下降—趋于稳定的规律,且当喷混凝土施工每延迟1 d,或其厚度每增加5cm时,围岩冻融圈深度增加约10 cm。 展开更多
关键词 多年冻土区 公路隧道 喷射混凝土 围岩温度场 冻融圈
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应用于地铁隧道的毛细管换热器降温效果模拟研究 被引量:4
15
作者 胡松涛 徐伟平 +1 位作者 佟振 程晔 《青岛理工大学学报》 CAS 2019年第5期78-84,共7页
地铁的运行会造成隧道区间温度的不断上升从而导致地下空间热环境恶化,可以在地铁隧道壁面铺设毛细管换热器,利用热泵系统排出隧道内的热量.通过数值模拟的方法研究了毛细管壁面换热器的降温效果,分析了隧道内热环境的变化情况,并对距... 地铁的运行会造成隧道区间温度的不断上升从而导致地下空间热环境恶化,可以在地铁隧道壁面铺设毛细管换热器,利用热泵系统排出隧道内的热量.通过数值模拟的方法研究了毛细管壁面换热器的降温效果,分析了隧道内热环境的变化情况,并对距隧道中心不同距离处的岩体温度进行了对比分析.结果表明,在地铁隧道壁面铺设毛细管换热器可有效改善地铁热环境. 展开更多
关键词 地下热能利用 数值模拟 地铁 毛细管壁面换热器 热泵系统 围岩温度场
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高温-热学参数耦合效应下地下气化围岩温度场扩展模拟研究 被引量:2
16
作者 刘潇鹏 郭广礼 +3 位作者 董志勇 郭超 周峻 李怀展 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期285-294,共10页
煤炭地下气化过程中产生的高温改变了燃空区围岩的热学参数,从而影响燃空区围岩温度场的传播。目前缺乏针对高温-热学参数耦合效应下的煤炭地下气化围岩温度场扩展规律的研究,造成气化过程中温度场扩展的反演计算相对失真,限制了多场耦... 煤炭地下气化过程中产生的高温改变了燃空区围岩的热学参数,从而影响燃空区围岩温度场的传播。目前缺乏针对高温-热学参数耦合效应下的煤炭地下气化围岩温度场扩展规律的研究,造成气化过程中温度场扩展的反演计算相对失真,限制了多场耦合条件下地下气化采场围岩控制技术的发展,亟待开展相关研究。利用Fish语言对FLAC^(3D)自带的热传导模型进行改进,建立了高温-热学参数耦合效应下温度场研究的数值模拟方法,并将其应用于煤炭地下气化围岩温度场扩展的研究中,取得以下成果:高温极大改变了煤炭热学参数的分布,同时热学参数的分布的变化也改变了温度场的扩展规律,高温与热学参数具有双向耦合特征;煤炭地下气化围岩温度场扩展经历了3个阶段,煤层燃烧过程中的高温扩展阶段,对流散热过程中的冷却扩展阶段,气化完成后不与外界产生热交换的稳定扩展阶段,热学参数的耦合作用改变了煤炭地下围岩温度场的分布,高温扩展阶段结束后温度场在顶板传播范围为3.2 m,两侧煤壁6.5 m,底板1.3 m。冷却扩展阶段温度场在顶板传播范围为12.2 m,两侧煤壁7 m,底板5.5 m;气化完成后温度场在燃空区围岩内部持续传播,继续影响燃空区围岩的长期稳定性。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 高温-热学参数耦合 温度场分布 围岩温度场
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渗流作用下陷落柱体围岩温度场分布模型的研究与应用 被引量:1
17
作者 苗博 杨俊 +1 位作者 王飞 许进鹏 《矿业安全与环保》 北大核心 2017年第1期36-39,共4页
陷落柱突水时,导致围岩温度升高,根据围岩温度场分布对矿井突水预测具有一定可行性。采用有限元软件COMSOL求解温度—渗流场耦合模型,得到7222工作面陷落柱突水后围岩温度场的分布情况,模拟结果与监测结果基本一致,说明通过监测含水构... 陷落柱突水时,导致围岩温度升高,根据围岩温度场分布对矿井突水预测具有一定可行性。采用有限元软件COMSOL求解温度—渗流场耦合模型,得到7222工作面陷落柱突水后围岩温度场的分布情况,模拟结果与监测结果基本一致,说明通过监测含水构造的温度场分布情况来预测矿井突水的可能性。模拟结果表明,距离高温水流位置越近,则受到热交换平衡区的影响时间就越长,温度场的变化越显著。 展开更多
关键词 温度-渗流场 耦合模型 围岩温度场 突水 预测
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深部巷道围岩热-固耦合分析及数值模拟 被引量:1
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作者 张强 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第4期203-206,210,共5页
为了研究深部巷道围岩温度场、应力场的分布规律及其耦合作用,基于理论分析,得出热应力影响下巷道围岩应力场的解析解,并通过数值模拟和现场监测研究了热应力对围岩稳定性的影响。研究表明:围岩温度分布呈非线性变化,表层温度梯度大,围... 为了研究深部巷道围岩温度场、应力场的分布规律及其耦合作用,基于理论分析,得出热应力影响下巷道围岩应力场的解析解,并通过数值模拟和现场监测研究了热应力对围岩稳定性的影响。研究表明:围岩温度分布呈非线性变化,表层温度梯度大,围岩深部温度梯度小,且热应力与温度梯度呈正比;随着巷内温度与原岩温度差值的增大,围岩塑性区、应力场、位移场都有不同程度的增大;巷内温度在风流作用下,温度不断地变化,形成的热应力作为附加应力会对深部巷道围岩应力场施加变化的作用力,易使巷道围岩发生挠动失稳。 展开更多
关键词 深部巷道 温度场 应力场 热-固耦合 围岩稳定性
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掘进工作面围岩温度场的无因次分析 被引量:1
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作者 孔松 吴建松 +2 位作者 郭伟旗 宋怀涛 王浩 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第6期576-580,共5页
为科学预测高温掘进工作面气候条件,制定合理降温措施,需对工作面围岩温度场进行研究.根据掘进工作面不断移动的特点,建立动坐标下的围岩温度场数学模型,并实现无因次化;利用有限体积法对模型进行离散,并编制解算程序.以无因次长度为25... 为科学预测高温掘进工作面气候条件,制定合理降温措施,需对工作面围岩温度场进行研究.根据掘进工作面不断移动的特点,建立动坐标下的围岩温度场数学模型,并实现无因次化;利用有限体积法对模型进行离散,并编制解算程序.以无因次长度为25的掘进工作面为例,解算得到毕渥数Bi和贝克莱数Pe均为1时其围岩无因次温度分布,以及不同条件下迎头周边巷道的不稳定换热准数分布;通过大量计算,得到不同毕渥数时不稳定换热准数随贝克莱数增大的变化曲线.研究结果表明:不稳定换热准数随毕渥数、贝克莱数的增大而增大.通过查图即可确定围岩与风流间的不稳定换热准数,从而为工作面的风温预测和需冷量计算提供基础参数. 展开更多
关键词 掘进工作面 围岩温度场 移动坐标 无因次分析 有限体积法
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深部巷道围岩散热Laplace解析计算
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作者 冯强 陈舟 《黑龙江科技学院学报》 CAS 2011年第1期44-47,共4页
目前矿井建设越来越深,热害给煤矿日常生产带来了严重的影响。针对深埋巷道的特点,将计算模型简化为二维平面圆模型,采用Laplace变换与逆变换的方法对深埋巷道围岩温度场及散热量进行分析,将时间域上的问题转化为Laplace域上的问题,得到... 目前矿井建设越来越深,热害给煤矿日常生产带来了严重的影响。针对深埋巷道的特点,将计算模型简化为二维平面圆模型,采用Laplace变换与逆变换的方法对深埋巷道围岩温度场及散热量进行分析,将时间域上的问题转化为Laplace域上的问题,得到Laplace域上的解,再将Laplace域上的解反变换到时间域上;用Laplace积分逆变换的形式解析表示计算结果。由于计算时间域上的解较困难,需将Laplace域上的解采用Stehfest反演方法进行数值逆变换,得到时间域上的数值解答。误差验算表明,当循环级数N=18时,误差为10-5~10-7。工程实例也说明此方法的正确性。 展开更多
关键词 围岩温度场 围岩散热量 Laplace变换及逆变换 Stehfest算法 MATLAB
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