高海拔隧道喷浆出碴过程风速场及粉尘分布规律数值模拟研究

为明确气压等环境参数对粉尘运移的影响,掌握高海拔隧道空间重点产尘工序粉尘质量浓度分布,使用Fluent软件模拟隧道喷浆和出碴阶段风速场和粉尘质量浓度场,分析海拔对隧道空间内风流和粉尘质量浓度波动性的影响。通过曲线拟合风速场和粉尘质量浓度场的沿程分布,建立隧道粉尘质量浓度预测模型。引入风速不均匀度和粉尘质量浓度不均匀度参数,构建海拔与风速、粉尘质量浓度不均匀度的线性回归方程。研究结果表明:1)高海拔地区隧道通风过程中,粉尘运移速度接近风速所用时间相比平原地区较长;低海拔地区风流接近直线沿全断面流出隧道,随着海拔升高,风流覆盖范围逐渐缩小,风流在水平方向逐渐沿S型流出隧道。2)喷浆过程中,距掌子面40 m以内风速较高,40 m以外风速迅速下降,在距掌子面60~180 m均匀波动;隧道整体粉尘质量浓度随海拔上升而发生波动性变化,在距掌子面20~180 m均匀下降,呈近似线性降低。3)出碴过程中,海拔上升,断面平均风速和呼吸面平均粉尘质量浓度值无明显变化,风速不均匀度和粉尘质量浓度不均匀度逐渐呈线性升高;海拔每上升1 000 m,风速不均匀度上升0.156 m^(2)/s^(2),粉尘质量浓度不均匀度上升4.42×10^(-6)kg/m^(3)。

TBM刀盘出碴槽结构对出碴效率的影响规律

为了研究刀盘出碴槽结构参数对全断面岩石掘进机(TBM)出碴特性的影响规律,本文以某供水隧道工程为背景,考虑掘进过程中岩碴产生、下落以及与滚刀碰撞等因素,建立TBM刀盘(含滚刀)出碴过程数值计算模型,探究出碴槽长宽比、开口角度对刀盘出碴性能的影响规律。仿真结果表明:排碴过程中,岩碴颗粒数量的增长速率先快后慢,最后趋于平稳;TBM刀盘开口面积一定时,随着出碴槽长宽比增大,排碴量加速下降43%;随着出碴槽开口角度的增大,排碴量呈现先增大后减小趋势;当开口角度为35°时,出碴效率最高。设计出碴槽时,在控制开口宽度尽量大的前提下,开口角度优化范围为20°~35°。设计的针对该供水工程的TBM刀盘开口,经过两年多的工程掘进,效果良好。

铁路特长单线隧道出碴运输方案研究

长大隧道出碴运输是隧道快速掘进施工的关键工序 ,依据铁路通过能力计算方法进行出碴运输能力计算。根据乌鞘岭隧道的特点 ,对高原地区梭式矿车牵引质量进行了检算 ,探讨了出碴有轨运输方案 。

隧道连续皮带机出碴施工技术研究

文章针对隧道传统的出碴方式和运输设备存在的问题和不足,通过对隧道不同施工方法的出碴运输技术的调研和分析,同时经过对该技术及其配套设备的研究,提出了适用于钻爆法施工的新型连续皮带机出碴模式,以及实现各种类型隧道连续皮带机出碴方案设计和设备选型配置。研究表明,在技术经济效益方面,采用连续皮带机出碴方式的综合效益远高于传统的运输方式;在低碳环保方面,该技术将成为隧道工程建设中发展低碳经济和环境保护的重要途经,特别适用于长大隧道和高原隧道的工程建设。

西秦岭特长隧道连续皮带机出碴施工关键技术

以新建兰渝铁路西秦岭隧道同步衬砌下的特长连续皮带机出碴为研究背景,介绍连续皮带机出碴体系与同步衬砌体系的矛盾并提出解决方案,创造性地引入连续分碴器自动切换装车技术以实现连续皮带机出碴与工程车转运2作业工序的无缝衔接;同时,阐述特长连续皮带机转场方案及皮带收放装置在解决出碴体系中途转场过程中如何实现无损伤快速回收、释放皮带难题的应用。实践证明:上述工艺和技术在经济性、连续性、安全性、施工工效、劳动强度等方面都能够更加合理地辅助现场施工,对于推动我国尚处于起步阶段的连续皮带机出碴技术发展具有较强的参考和指导意义。

基于岩碴流动性的TBM出碴槽口选优设计

研究了在一定开口面积下,TBM刀盘的最优出碴槽布置方式.采用离散元方法(DEM)建立刀盘排碴仿真模型,以出碴槽结构尺寸、数量等参数为变量进行TBM岩碴流动性仿真实验.在出碴槽开口面积相同的前提下,提出了基于岩碴流动性的出碴槽设计规则:1尽可能采用对称式布置;2尽可能使用长、短出碴槽交替布置的方式;3适当减小长出碴槽的开口宽度以提高出碴过程的稳定性.以"引洮"工程为例进行了验证,结果表明,与原出碴槽结构相比,采用改进方案的刀盘的出碴效率和出碴稳定性分别提高了15.08%和11.97%.

乌鞘岭特长隧道出碴运输方案探讨

乌鞘岭隧道长 2 0 0 5 0m ,采用钻爆法施工。由于施工出碴运距长 ,其出碴运输成为隧道快速施工的关键。文章探讨出碴运输方案 ,并对装碴设备、牵引机械的选择进行分析 ,在牵引重量计算的基础上 ,确定出碴运输作业流程及设备数量。

高海拔隧道出碴车排放一氧化碳的扩散规律

以在建的采用钻爆法施工的敦格铁路高海拔单洞单线特长隧道为例建立隧道三维模型。仅考虑出碴车排放的一氧化碳(CO),利用动网格及用户自定义函数,选取RNGκ-ε湍流模型,采用非定常隐式解法求解气流流动和CO扩散的方程,应用Fluent软件进行通风工况下出碴车运行过程中高海拔隧道内气流速度场和压力场、CO浓度场的三维非稳态模拟,分析出碴车排放CO扩散规律。结果表明:出碴车运行速度越大,越靠近车辆尾部,环隙流速度越大;出碴车车头前端气流速度和压力影响区域的长度约为5m,车尾影响区域较长;CO主要集中在车尾涡流区;出碴车加速运行区段CO浓度超过标准限值30mg·m^(-3),匀速运行区段CO浓度超标区域极小且未达到人体呼吸高度;出碴车运行过程中,CO浓度扩散规律符合瞬时点源一维扩散方程基本解,车速越大,距离车尾越近,CO扩散系数越大,远离尾部涡流区,CO扩散系数趋于稳定。为减小前后2辆出碴车排放CO浓度的叠加,建议出碴车行驶间隔时间大于5min。

高海拔隧道施工出碴车二次扬尘扩散规律

为分析隧道内出碴车行驶时产生的二次扬尘对施工环境的影响并研究其扩散规律,依托采用钻爆法施工的敦格铁路某高海拔单洞单线特长隧道建立三维数值模型,并通过现场实测进行验证;以出碴车速度、隧道底面积尘负荷2个因素为变量,基于现场数据设置9种工况,对通风条件下出碴车在高海拔隧道中行驶产生的气流速度场和扬尘浓度场进行三维非稳态模拟;根据模拟结果,进行扬尘浓度与出碴车速度、底面积尘负荷扬尘浓度、扬尘浓度沿程分布的关系拟合。结果表明:出碴车行驶过程中,环隙流和尾部涡流是隧道底面积尘上扬扩散的主要原因;出碴车后部二次扬尘浓度与出碴车速度、隧道底面积尘负荷均呈沿程递增的二次函数关系;隧道底面积尘负荷一定时,自出碴车启动后25 s至驶出隧道的时段内,二次扬尘平均浓度沿程符合玻尔兹曼分布;出碴车速度、行驶时间是影响隧道内二次扬尘浓度分布的主要因素,确定合理的车速有利于缩小二次扬尘的扩散范围。

连续出碴皮带收放装置的设计与实用效果

针对TBM施工连续皮带出碴在收放皮带时存在工作难度大、投入人力物力多、安全系数不高及皮带损伤严重等问题,引入自动皮带收放装置。介绍该装置的结构组成、工作原理及其在兰渝铁路西秦岭隧道中途转场过程中的实际应用及效果,不仅确保了连续皮带铺设、回收的质量和安全,而且大大提高了工作效率,减轻了作业人员的劳动强度。

小断面隧道施工中出碴点的设置

本文结合隧道施工特点,分析了出碴对工期的影响,针对小断面隧道内出碴点设置情况进行了分析对比,建立了设置合理数量的出碴点数学计算模型,通过设置优化程序,为确立出碴点个数及位置提供了定量评估手段。

隧道出碴系统的比较

隧道所采用的出碴方法对隧道进度有着决定性影响。虽然大直径隧道的设备的选择范围明显增加,但是它常常是由隧道尺寸所特定的。工程技术记者西蒙·沃尔克(Simon Walker)对其设备选择发表了一些看法。

全断面隧道掘进机刀盘刮碴铲斗结构对出碴性能的影响

针对现有全断面隧道掘进机(TBM)刀盘出碴模拟研究所存在的岩碴级配和形状参数考虑不全面、刮碴铲斗结构影响规律揭示不明晰的问题,采用颗粒离散元方法构建考虑了岩碴级配和形状的刀盘落碴、铲碴、溜碴过程的数值模型,并进行缩比出碴试验验证了数值模型的可靠性。进行数值模拟研究了刀盘有无滚刀、铲斗结构形式、铲斗高度、铲斗宽度等因素对以平均出碴速度和出碴率为评价指标的刀盘出碴性能的影响规律。仿真结果表明:滚刀群对出碴过程影响可以忽略不计;三角截面式是较为合理的铲斗结构形式;铲斗高度的建议取值为滚刀高度减去30~50mm;铲斗宽度的建议取值为出碴口宽度的50%。该模型为TBM刀盘出碴性能研究提供了有效手段,为TBM刀盘出碴结构的设计提供了理论依据。

斜井带式输送机出碴定额测定的研究

为合理缩短企业内部施工定额编制周期,对斜井带式输送机出碴定额测定方法进行了优化研究,设定了子目划分、样本选择、测定模型建立、数据采集和测定计算等企业施工定额编制的必要流程和相关测定原则,本方法可以应用于相对独立单项工序施工定额的快速测定。

西秦岭隧道皮带机出碴TBM同步衬砌技术方案研究

兰渝西秦岭隧道是目前中国铁路建筑上TBM掘进最长的隧道,为解决该工程工期紧的问题,在施工中采用皮带机出碴与TBM同步衬砌技术。主要研究如何在施工中尽量减小施工干扰,如何在不影响开挖的情况下移动衬砌台车、修补、防水作业台架,连续皮带机如何通过台车等技术问题。所采取的一系列措施加快了施工进度,缩短了工期,降低了工程安全风险,为今后类似的工程提供借鉴。

隧道施工用皮带运输机出碴方式探讨

采用皮带运输机做为隧道出碴设备，在国外已经开始应用。因为它与有轨和无轨运输相比，有投资少、运量大、不污染空气和安装简单迅速的特点。将第三种运碴方式应用技术作全面介绍。

TBM出碴方式的研究性分析

TBM是一套系统设备,各系统独立存在而又相互制约,无论任何一个系统出现问题,都有可能导致严重的事故,甚至造成TBM停机。基于此,主要分析了TBM掘进出碴方式对掘进效率的影响,以及如何选择合适的出碴方式。

钦寸水库输水隧洞施工支洞出碴方案调整分析

钦寸水库输水隧洞开挖采用光面爆破全断面掘进,施工支洞原设计方案为卷扬机提升有轨出碴,隧洞开工后根据现场实际情况,经多方案综合技术、经济比较后,对施工支洞布置方案进行了调整,最终采用了机动车运输出碴方案。本文针对晚香岭施工支洞布置方案调整后影响进行分析。

连续皮带机配套TBM出碴技术探讨

以辽宁省大伙房水库输水一期工程TBM2标为例,通过经济性、环保性、出碴效率等方面综合对比,进行TBM施工配套出碴方式的选择,并就皮带的带宽、材质等参数选择进行详细介绍,然后从连续皮带机系统组成、工作原理、结构型式及使用方法等方面进行阐述,并对连续皮带机使用过程中需注意的问题及解决办法进行总结,实现连续皮带机系统与TBM设备有效结合,确保良好施工环境的同时充分发挥了TBM高效施工的特点。