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季节性寒区隧道温度场数值分析
  • ISSN号:1000-0240
  • 期刊名称:《冰川冻土》
  • 时间:0
  • 分类:U459[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]长安大学公路学院,陕西西安710064, [2]甘肃长达路业有限责任公司,甘肃兰州730000
  • 相关基金:国家自然科学基金(41272285)资助
中文摘要:

为解决寒区隧道冻害问题,以祁连山某隧道为依托,采用ANSYS对铺设保温层与主动辅热相结合的隧道温度场进行了数值模拟,研究了保温层对隧道衬砌的保温效果以及安装电伴热系统后隧道的温度场分布规律,确定了电伴热系统的开启与关闭时间及正常运行功率。结果表明:围岩最大冻深月份比外界大气的最冷时间推迟一个月左右;在隧道大约运行5 a之后,保温层的保温效果开始衰退,围岩重新出现负温状态;安装电伴热系统能彻底解决寒区隧道运营期间的冻害问题,最佳发热功率为125 W·m~(-2),持续加热时间为80 d,年消耗电能为10 000 W·d·m~(-2),数值模拟结果与理论计算结果吻合良好。研究成果可为寒区隧道的保温防冻提供理论依据,并可为类似工程提供借鉴。

英文摘要:

To completely solve the problem of freeze injury to tunnels in cold regions,taking a tunnel in the Qilian Mountains as a case,the freeze-proofing measures with insulation layer and active auxiliary-heat were numerical simulated by using ANSYS.It is revealed that the maximum frozen time of surrounding rock will be delayed by one month as compared with the outside minimum air temperature.After about 5-year operation,the effect of insulation layer will begin to decline,and the surrounding rock temperature will begin to negative again.Installing an electric heat tracing system can completely solve the problem of freeze injury to tunnel in this case,with a heating time of 80 days and a heating power of 125 W·m~(-2).The annual consumption of electrical energy is 10 000 W·d·m~(-2).The numerical simulation results are in good agreement with the theoretical calculation.This research results can provide theoretical basis for insulation and freeze-proofing of tunnels and is useful for similar engineering in cold regions.

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期刊信息
  • 《冰川冻土》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所
  • 主办单位:中国地理学会 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
  • 主编:程国栋
  • 地址:兰州市天水中路8号
  • 邮编:730000
  • 邮箱:edjgg@lzb.ac.cn
  • 电话:0931-8260767
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0240
  • 国内统一刊号:ISSN:62-1072/P
  • 邮发代号:54-29
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,第二届全国优秀地理期刊,甘肃省优秀地理期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国地质文献预评数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17974