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1、公路隧道声场数值分析与试验研究重庆大学博士学位论文学生姓名：马非指导教师：周小平教授张永兴教授专业：桥梁与隧道工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一四年十一月万方数据万方数据AcousticFieldNumericalAnalysisandExperimentalStudyofHighwayTunnelAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDegreeofEngineer
2、ingByMaFeiSupervisedbyProf.ZhouXiaopingProf.ZhangYongxingSpecialty:BridgeandTunnelEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,ChongqingChinaOct.2014万方数据万方数据中文摘要摘要近年来在公路和市政建设过程中，出现了大量的隧道，隧道能够大大缩短路线总长度和大大提升道路线形指标，降低工程总体造价，减少对自然环境的破坏。同时公路隧道在运营过程中又
3、不可避免地会出现诸如噪音超标、洞内空气浑浊、照明黑洞、黑框效应、粉尘污染、应急救援困难等一系列复杂的环境问题。对于噪音污染问题，一方面是在隧道内高分贝的噪音环境中行驶，驾乘人员会产生烦躁、恐惧的心理，导致注意力不集中，严重影响行车的安全性和舒适性。另一方面，隧道内在发生火灾、爆炸、拥堵等应急事件时，此时的隧道声环境变得比较恶劣，公共广播系统或者现场指挥信息难以准确地传达给被困人员，易使场面失控，造成严重的人身和财产损失。本文采用理论分析、现场试验和数值模拟等方法针对公路隧道的声场特性进行了较为深入的研究，论文的
4、主要研究工作包括：（1）详细介绍了我国公路隧道的发展趋势及运营状况，回顾了公路隧道声环境的研究现状，应用基础声学理论对公路隧道声场进行了初步分析。（2）基于有限单元法对隧道内声场特性进行了数值分析，得出了不同断面隧道的模态特征及相应频率，声场的纵向、横向声压级分布及吸声系数对声场的影响。（3）分析了公路隧道内单声源声场的衰变特性，混响时间在横向和纵向的空间分布特征。（4）设计了在线式隧道声场测量系统，以运营中的隧道和足尺模型隧道为研究对象，对声压级沿隧道纵向的衰减、频谱特性、衰变特性等进行了系统测试和分析，并将
5、试验结果与数值分析结果进行比较分析。（5）基于（1）、（2）、（3）、（4）的研究成果，对隧道内的声场成分（D/R)以及语音传输指数（STI)进行了分析，研究了隧道内上述两个参数的空间分布特征及内在关系。以提升隧道的听觉环境为目标，对隧道内有线广播系统的布置方案进行了研究，通过分析不同布置方案，给出了有线广播系统的最佳布置方案。关键词：公路隧道，声场，现场试验，数值分析I万方数据重庆大学博士学位论文II万方数据英文摘要ABSTRACTInrecentyears,withthehighwayconstructio
6、nprocess,therehasbeenalotofhighwaytunnels.Tunnelscangreatlyshortenthetotallengthofthehighwayrouteandenhanceroadalignment,andimprovesafetyandcomfortofroaddrivingexperience.Butsimultaneouslythereareaseriesofenvironmentdrawbacks,suchasthetunnelventilationblackh
7、oleeffect,dust,visibility,noisepollution,emergencyrescue,etc.Theproblemofnoisepollutionisparticularlyserious.Ontheonehand,dirvinginthetunnelhighdecibelnoiseenvironment,driversandoccupantswillproduceirritability,fear,whichleadstoinattention,seriouslyaffectdri
8、vingsafetyandcomfort.Ontheotherhand,incaseofemergencysuchasfire,explosioncongestion,asthetunnelacousticenvironmentisrelativelypoor,evacuationinformationisdifficulttotransfertothetrapped,resultin
