寒区隧道温度场模型试验及空气幕保温措施

作     者：王仁远 朱永全 高焱 朱正国 方智淳 王志伟 WANG Renyuan;ZHU Yongquan;GAO Yan;ZHU Zhengguo;FANG Zhichun;WANG Zhiwei

作者机构：石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081 石家庄铁道大学河北省金属矿山安全高效开采技术创新中心河北石家庄050043 淮阴工学院交通工程学院江苏淮安223003 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51778380,51808248) 高速铁路轨道技术国家重点实验室(中国铁道科学研究院)开放课题基金资助项目(2019YJ196) 河北省教育厅在读研究生创新能力培养资助项目(CXZZBS2020143) 

出 版 物：《中国铁道科学》 (China Railway Science)

年 卷 期：2021年第42卷第3期

页      码：70-82页

摘      要：依据相似理论,以俄罗斯莫喀高铁为设计原型,搭建由高速列车驱动系统、隧道模型、温度调控系统和测试系统4部分组成的寒区隧道温度场模型试验台,分析隧道内无列车运行和有列车运行时的寒区隧道温度场变化规律;依据流函数叠加与热平衡原理推导控制方程,提出1种新型的空气幕保温措施;以京张高铁正盘台隧道为算例,利用有限元软件模拟验证控制方程的准确性,优化空气幕的喷射角度,论证空气幕防寒保温措施的效果。结果表明:外界温度每降低5℃,隧道负温区长度约增加77 m;围岩温度每增加5℃,负温区长度约减少131 m;浅埋隧道应全段设防,深埋隧道洞口段必须设防;寒区隧道中列车运行间隔时间小于15 min时,应增加设防长度;采用空气幕保温措施时,空气幕最优喷射角度为30°~40°;在自然风速2 m·s^(-1)、外界温度-10℃、围岩温度5℃、计算时长30 d的条件下,洞口安装1台空气幕可使洞壁温度达到0.53℃,比未安装空气幕时温度提高9.03℃,基本消除隧道内的冻害现象。

主 题 词：寒区隧道 防寒保温措施 空气幕 温度场 模型试验 高速铁路 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0802[工学-机械学] 0814[工学-地质类] 0801[工学-力学类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-4632.2021.03.09

馆 藏 号：203103434...