岩石力学与工程学报
巖石力學與工程學報
암석역학여공정학보
CHINESE JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
2010年
9期
1767-1773
,共7页
隧道工程%寒区隧道%温度场%解析解%隔热层厚度%分段计算
隧道工程%寒區隧道%溫度場%解析解%隔熱層厚度%分段計算
수도공정%한구수도%온도장%해석해%격열층후도%분단계산
将隧道非齐次的瞬态传热分解为周期函数边界下的瞬态传热和恒温边界下的稳态传热,利用分离变量与Laplace变换相结合的方法,求解有保温隔热层的寒区隧道瞬态温度场的显式解析解.根据能量守恒,建立隧道洞内气体的气-固耦合传热模型,并获得洞内气体年平均温度和温度振幅的显式解析解.衬砌温度影响因素分析表明,随着隧道埋深和年平均气温的增加,二衬内、外两侧的温度呈线性增加,当年平均气温低于0 ℃,季冻区隧道埋深小于80 m时,5 cm厚隔热层很难单独满足防寒需求,应与主动供暖措施联合;随着隔热层厚度的增加,二衬的温度呈增长趋势,但增长速率却逐渐减小;当隔热层厚度超过5 cm时,通过增加隔热层厚度来提高衬砌温度要考虑其经济性.依据隧址区的气候及地形条件,采用工程类比和解析解相结合的方法分段计算隔热层厚度.与实测值对比结果表明,理论解满足工程精度要求.
將隧道非齊次的瞬態傳熱分解為週期函數邊界下的瞬態傳熱和恆溫邊界下的穩態傳熱,利用分離變量與Laplace變換相結閤的方法,求解有保溫隔熱層的寒區隧道瞬態溫度場的顯式解析解.根據能量守恆,建立隧道洞內氣體的氣-固耦閤傳熱模型,併穫得洞內氣體年平均溫度和溫度振幅的顯式解析解.襯砌溫度影響因素分析錶明,隨著隧道埋深和年平均氣溫的增加,二襯內、外兩側的溫度呈線性增加,噹年平均氣溫低于0 ℃,季凍區隧道埋深小于80 m時,5 cm厚隔熱層很難單獨滿足防寒需求,應與主動供暖措施聯閤;隨著隔熱層厚度的增加,二襯的溫度呈增長趨勢,但增長速率卻逐漸減小;噹隔熱層厚度超過5 cm時,通過增加隔熱層厚度來提高襯砌溫度要攷慮其經濟性.依據隧阯區的氣候及地形條件,採用工程類比和解析解相結閤的方法分段計算隔熱層厚度.與實測值對比結果錶明,理論解滿足工程精度要求.
장수도비제차적순태전열분해위주기함수변계하적순태전열화항온변계하적은태전열,이용분리변량여Laplace변환상결합적방법,구해유보온격열층적한구수도순태온도장적현식해석해.근거능량수항,건립수도동내기체적기-고우합전열모형,병획득동내기체년평균온도화온도진폭적현식해석해.츤체온도영향인소분석표명,수착수도매심화년평균기온적증가,이츤내、외량측적온도정선성증가,당년평균기온저우0 ℃,계동구수도매심소우80 m시,5 cm후격열층흔난단독만족방한수구,응여주동공난조시연합;수착격열층후도적증가,이츤적온도정증장추세,단증장속솔각축점감소;당격열층후도초과5 cm시,통과증가격열층후도래제고츤체온도요고필기경제성.의거수지구적기후급지형조건,채용공정류비화해석해상결합적방법분단계산격열층후도.여실측치대비결과표명,이론해만족공정정도요구.
