高瓦斯长大公路隧道施工通风优化研究

特长大断面瓦斯公路隧道风险大,施工通风是隧道建设的“生命线”。以在建贵州公路第一隧—桐梓隧道为工程背景,综合考虑瓦斯涌出量、爆破炮烟、工作最多人数、作业机械以及最小风速,分别计算压入式通风和巷道式通风需风量、风压及风机功率,分析了风管直径对通风阻力的影响规律,并对2种方案瓦斯浓度和风速进行了数值分析,最后比较2种方案的经济性。结果表明:原设计压入式通风方式未考虑非煤系地层瓦斯涌出而无法满足施工通风要求;风管直径对通风阻力影响显著,结合工程实际选用1.8 m风管直径;数值分析表明,压入式通风断面最大瓦斯浓度始终高于巷道式,巷道式通风的瓦斯浓度比压入式通风提前进入稳定区随后趋向于0,巷道式通风的速度稳定区的值比压入式通风高2~2.5倍;巷道式通风方式相比压入式通风,设备投入和运营费用均较低,经济性更优。研究成果具有典型代表性,可为隧道施工通风提供理论指导和工程参考。

泥岩隧洞仰拱矢跨比对围岩稳定性的影响

针对隧洞(道)工程中广泛存在软岩地层造成支护结构变形甚至破坏的问题,结合印度尼西亚佳蒂格德水电站引水隧洞现场监测的顶板沉降和边墙收缩变形数据,提出底板设置仰拱的支护方案.利用有限元软件MIDAS GTS建立不同仰拱矢跨比和侧压力系数的数值模型,反演佳蒂格德水电站引水隧洞的侧压力系数,并分析两台阶开挖隧洞围岩和初期支护结构的变形和应力规律.研究结果表明:(1)反演的佳蒂格德水电站泥岩段引水隧洞围岩的侧压力系数为1.2;(2)泥岩隧洞的仰拱矢跨比宜为1/10~1/8;(3)拱脚局部有应力集中的现象,必须对拱脚进行加固处理;(4)综合考虑佳蒂格德水电站引水隧洞的施工条件、围岩及支护结构的变形和应力、施工经济性,得出佳蒂格德引水隧洞最优矢跨比为1/10.

钢拱架槽钢纵连+三台阶锁脚锚杆炭质软岩隧道施工数值计算与现场试验

针对某高速公路炭质软岩隧道施工病害问题,提出一种钢拱架槽钢纵连+三台阶锁脚锚杆加强支护方案,采用有限元数值计算及现场试验测试方法,探究了开挖施工步影响下初期支护结构受力及变形规律.研究结果表明:采用加强支护方案后,结构最大应力位于初期支护结构拱顶部位,数值计算与现场试验值分别为1.591、1.587 MPa,拱顶沉降的数值计算与测试值分别为9.575、13.670 mm,数值计算与现场试验结果基本吻合,满足结构安全要求;钢拱架槽钢纵连结构整体稳定性较好且内力分布均匀,提高了初期支护结构纵向稳定性,降低了围岩及初期支护结构的不均匀沉降值;三台阶锁脚锚杆由于受到初期支护结构的下沉剪力作用,根部形成弯折,通过横向抗力将荷载传递到围岩中,加强了初期支护结构环向承载力,抑制了初期支护结构的变形与沉降.研究成果可为类似工程提供借鉴参考.

特长高瓦斯隧道双斜井辅助正洞施工通风的数值分析

为研究特长高瓦斯隧道利用双斜井辅助正洞通风的问题,以贵州在建桐梓隧道为例,计算其需风量和选择风机型号,采用数值分析的方法研究了巷道式通风下隧道内风流场变化和瓦斯运移规律.结果表明,该通风方式隧道内瓦斯最高浓度为0.25%,降低了86%,正洞回风平均风速可达0.5 m/s以上,排风道风速均在0.75 m/s以上;射流区一侧瓦斯浓度沿隧道轴向呈“急速下降-逐渐稳定”的趋势,回流区一侧瓦斯浓度沿隧道轴向呈“急速下降-缓慢上升-逐渐稳定”的趋势;掌子面瓦斯浓度随时间呈“急速下降-缓慢上升-逐渐稳定”的趋势;轴向风速在掌子面附近会发生较大波动,瓦斯浓度在距离掌子面2 m的位置达到最小.

特长高瓦斯公路隧道施工通风技术研究

为解决煤系地层条件下特长高瓦斯隧道的施工通风问题,以贵州桐梓隧道为依托,合理划分隧道通风工区,并计算了隧道施工最大需风量和风阻,根据计算结果及施工组织优化确定了通风方式和通风设备,即采用移动风机位置和局部增加射流风机的方法来保证通风良好的效果,优化后的施工通风方式和设备既能保证特长高瓦斯隧道安全施工通风需求,又能节约施工通风成本,较好地解决了特长高瓦斯公路隧道的施工通风问题,供类似工程参考。