寒区运营隧道温度场数值模拟

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1、第39卷，第1期公路工程Vo1．39，No．12014年2月HighwayEngineeringFeb．，2014寒区运营隧道温度场数值模拟郑阳，王道远，朱永全(1．石家庄铁道大学土木工程学院，河北石家庄050043；2．西南交通大学土木工程学院，四JII成都610031；3．河北交通职业技术学院土木工程系，河北石家庄050091)[摘要]以某寒区隧道为工程背景，通过Fluent与Ansys的假耦合计算，建立围岩、衬砌及洞内气体的流固对流换热模型。计算结果表明：随着时间的推移，洞内气体和围岩温度场逐渐趋于稳定．洞内

2、气温变化剧烈段为进出口50m范围内，15d气体温差达1．4℃。在最不利气温下，30d围岩负温影响深度为10m左右，冻结深度为5m左右，其中仰拱受温度影响最大，拱顶和拱腰次之，在二衬表面铺设5cm厚保温层能防止隧道发生冻结。其结论可为寒区隧道保温措施提供一定理论依据。【关键词]寒区隧道；温度场；耦合计算；保温材料[中图分类号]U456．3[文献标识码】A[文章编号】1674—0610(2014)01—0040—04NumericalSimulationofTemperatureFieldinColdRegionOpe

3、rationalTunnelZHENGYang，WANGDaoyuan，ZHUYongquan(1．SchoolofCivilEngineering，ShijiazhuangTiedaoUniversity，Shijiazhuang，Hebei050043，China；2．SchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu，Sichuan610031，China；3．DepartmentofCivilEngineering，HebeiJiaoto

4、ngVocationalandTechnicalCollege，Shijiazhuang，Hebei050091，China)[Abstract]Basedontheengineeringofatunnelincoldregion，theconvectiveheattransferfluid—solidmodelofsurroundingrock，liningandinsidegashasbeenbuihbyfalsecouplingcalculationoftheFluentandAnsys．Theresults

5、showthat：Withthepassageoftime，thegasofinsidecaveandsurround—ingrock~temperatureapprochedastablevalue，theseverechangedtemperatureofinsidecavepresenttothescopeoftheimportandexportof50m．After15days，thediferenceofgastemperatureis1．4oC．Inthemostunfavorabletemperatu

6、res，after30days，thedepthofnegativetemperatureaffectedsurroundingrockisabout10m．Thefreezingdepthisabout5m，whichtheinvertisaffectedbytemperaturemostob-viously，vaultandhaunchfollowed．Inthesurfacingofsecondarylining5cmthickinsulationlayerisa—bletoachievetheinsulat

7、ioneffectofthetunne1．Theconclusionsprovidesometheoreticalforinsulationmeasuresinthecoldregiontunnels．[Keywords]tunnelincoldregion；temperaturefield；falsecouplingcalculation；insulationmate—r】环境的热平衡状况，加上全球气候变暖的影响，冻土1概述退化日益严重。冻土和其他岩土的根本区别在于冻在我国，多年冻土约占国土面积的22％，季节土中

8、由于冰和未冻水的存在，其性质极其复杂，且对性冻土约占国土面积的48％，我国是世界第三冻土温度十分敏感，温度升高，承载力降低。对于高含冰大国。由于我国经济建设的飞速发展，在寒区修建量冻土，如果融化，由于土中孔隙水无法快速排除，的工程越来越多，这些工程的修建改变了原有冻土可导致其丧失承载力。如何消除冻胀、融沉病害便[收稿日期]2012—05-22[基金项目】国家