高铁地下车站隧道空间活塞风动态演化规律研究

利用隧道活塞风可以显著降低通风系统能耗,改善隧道内部环境.本文以粤东城际铁路项目中山路隧道时代广场站为工程背景,采用FLUENT动网格技术模拟列车进出站过程,分析站内隧道中活塞风量的纵向分布、活塞风量随列车运行状态的变化以及通风井风量的变化情况.研究结果表明,活塞风速在同一时间点随纵向距离变化不大,最大平均风速约为5.5 m/s;在匀速运动状态和早期减速运动状态下,活塞风量显著增大,最大活塞风量约为125 m3/s;在减速运动后期和静止状态下,活塞风量显著减小.在加速运动状态下,活塞风量增大,且增大速率逐渐加快.通风井风量的变化与活塞风量的变化相似,通风井在列车加速运动后期由排气变为吸气.研究结果可为高铁地下车站隧道空间活塞风的有效利用提供有益参考.

气象条件对地下煤火浅层温度的影响

选择内蒙古乌达煤田火区中的18号火区作为研究区域,对浅层测温数据进行分析研究,分别量化分析了降水量、气温、风速3个气象要素与地下煤火浅层温度在时空上的变化趋势及它们之间的关系。结果表明:降水量是影响地下煤火浅层温度变化的重要因素,大的降水过程可达到降低煤火浅层温度的效果;气温的日变化对于地下煤火的影响只限于表层,季节性变化影响的深度更大;风速与地下煤火之间在短期内并没有直接的作用关系,但它会影响到火区的通风供氧与煤火信息的提取。

地壳中气体运动的大尺度特征

地壳内流体的运动与地球动力学、地震、地球排气及气候变化等密切相关。本文利用我国239个气象站0～3.2m地温资料,用3种方法计算了地气界面的年平均热通量,发现30°N以南的低纬地区表现为地热的净积累,30°N以北的中高纬地区为地热净放散,其量值达到2 W/m2,表明在岩石圈中有热量从低纬输向高纬,形成地气环流。岩石圈裂隙中地下流体（地气）的运行速度要达到10～30cm/s才可完成热量的纬向输送。本文统计了2003—2007年中国大陆地热涡的逐月移动速度,发现以300～600km/月（10～20cm/s）为最多。

土动力学与岩土地震工程

近年来,随着交通和能源基础设施建设的快速发展,循环动载引起的工程问题使得土动力学与岩土地震工程的研究面临许多新的课题。文章简要评述土动力学与岩土地震工程在国内外的研究现状,着重讨论土的剪切模量、高速铁路路基动力响应及累积沉降、土体地震液化、地下结构地震响应及其抗震设计、跨海桥梁与海上风电基础的动力学问题等方面的最新进展,并进一步阐述今后研究的方向。

时速350 km高速铁路半地下车站气动效应影响研究

为评估越站列车高速(350 km/h)通过半地下车站时气动效应对车站内、外环境的影响,为车站及连接隧道的设计提供参考。利用重叠网格技术建立高速铁路半地下车站气动效应计算模型,分析单车上行、单车下行、全地下段会车、半地下段会车等工况下站台区域的空气压力及风速、站外微气压波变化规律。结果表明:1)全地下段比半地下段的压力波动剧烈;2)单车上行工况,全地下段站台区域压力波动最剧烈,其压力波动峰值、瞬变压力峰值均最大,但均小于评价标准;3)全地下段会车工况,站台区域的风速最大,最大风速未超过5.0 m/s;4)上行列车通过时,在全地下段和半地下段交界处附近产生微气压波,50 m范围内有建筑物时需考虑微气压波的影响。

光纤多参数传感器研究

基于光纤Bragg光栅(FBG)检测原理,研发了适用于地下空间安全监测应用的光纤风速、温度、湿度等多参数传感器。光纤风速传感器基于激光致热光纤热线式流量检测原理,对于低风速有较高的灵敏度,风速从0变化到0.5 m/s时,FBG波长变化量为800 pm,采用解调精度为1 pm的光纤光栅解调仪,风速分辨率为0.7 mm/s。光纤湿度传感器通过在FBG光栅表面均匀涂覆湿度敏感的聚酰亚胺溶液,湿度变化导致光纤应变变化进而实现湿度测量。对新型光纤光栅温湿度传感器的性能参数进行测试,实验测试结果显示,传感器监测灵敏度为4.2pm/%RH,检测精度小于±3%RH。

基于CFD的乌江渡水电站地下厂房通风效果模拟分析

为改善乌江渡水电站地下厂房通风效果,通过建立发电机层洞室三维模型及CFD流场仿真模型,依据水电站地下厂房离线测试数据,进行厂房边界条件前处理设定,对厂房包括风速、温度、湿度、氧气浓度等多个指标进行模拟计算。通过设立不同高度及空间方位的截面,获取各指标在时空中的分布规律,分析夏季常用工况的通风效果。仿真结果表明,应重点改造交通洞左侧#3测点送风口的直属管道,增大通风量,强化对流作用。

高速列车经过地下时车站站台人员舒适度研究

通过数值计算方法评估了列车通过地下车站时列车风波动对站台人员舒适度的影响,并采用滑移网格技术建立了地下高铁车站的隧道-车站-列车模型。在不相邻的站台上布置25个测点来监测列车运行经过车站时站台上的风速波动,研究风速波动规律及其对站台人员舒适度影响。研究结果表明:站台风速波动与运行时速关系较大,且时速越高风速波动越复杂;站台出入口处风速波动情况更加复杂,列车经过入口后还会引起不可忽视的风速波动;列车运行时速在低于350 km/h,站台列车风风级基本在2~3级范围,人员相对舒适;列车运行时速达到350 km/h时,站台风速已超过5 m/s,需要划定人员舒适度范围。关于高速列车经过地下车站对人员舒适度的影响方面研究不多,此研究将为站台候车人员舒适度标准设定提供参考。

京张高铁八达岭隧道及地下站活塞风效应研究

为分析高铁隧道及地下车站活塞风效应,采用经三维CFD数值模拟验证后的一维数值模拟计算方法,建立京张高铁八达岭隧道及半高安全门地下车站通风网络模型,计算不同工况下进出站人行通道风速,并评估通道内人员安全性。结果表明:一维数值模拟方法能准确预测咽喉区气流分布及通道风速;列车正常运营产生的活塞风直接影响站内气流,进出站人行通道内风速最高可达8.3 m/s;风速最大负值出现在两个区间分别有列车往隧道外以最大速度行驶时,风速最大正值出现在两个区间分别有列车以最大速度进站并在车站附近会车时;单车越行和两车会车时,通道内最高风速分别可达4.6 m/s和7.6 m/s;通过人员安全性分析,得到本模拟计算的通道内最大风速8.3 m/s在安全范围内,只是部分人员感觉不舒适。研究结果可用于高铁地下站通风系统的安全和舒适设计。

京张高铁八达岭长城地下站站内气流实测与分析

京张高铁八达岭长城地下站站内气流流通路径复杂,内部的热压风作用明显,且当列车高速越行通过车站时,引起的活塞风会影响乘客的舒适性及站内空调系统的运行。对京张高铁冬季运营初期长城站站内各处的速度和温度进行了现场实测,分析站内气流流动和温度分布规律。实测结果表明:冬季站内外温差大,且隧道埋深较深,热压作用强,流经车站内的风为热压风与活塞风的叠加,活塞风与热压风共同影响站内热环境和风环境;当无列车通过时,由热压引起的进出站通道风速分别为0.81 m/s和1.04 m/s;当列车越行时,进出站通道的最大风速达到2.68 m/s和2.97 m/s,同时进出站口风速达到7.20 m/s和6.75 m/s;列车离开咽喉区后,进出站通道内空气出现反向流动;当地面出站厅开口面积较小时,出站口门处最大风速达到14.00 m/s,影响旅客的舒适性和安全性。

高铁运行经过地下站台的气动风场研究

为了研究高速列车运行经过地下车站时的气动效应,为地下高铁站设计提供参考,以某地下高铁站为背景,采用数值模拟的计算方法,建立了站前隧道-地下车站-列车的数值模型。运用滑移网格的计算方法,对列车运行经过地下车站的情况进行模拟。列车运行时速选定200、250、300和350 km/h,站台上布置25个测点进行监测,研究列车运行时速和站台位置两种因素对站台上气动风场的影响。结果表示:(1)站台上的气动效应随列车运行时速越高变化越大;(2)列车经过地下站台后还会产生不可忽视的尾波;(3)站台上气动风场波动值最高的位置是站台入口处。

地道风系统地埋管换热性能影响因素研究

通过构建地道风系统地埋管内壁面换热性能理论模型,采用正交试验方法研究影响因素相关性,得到主要影响因素对应变化规律为地道进口风速、管道当量直径和土壤类型为管道壁面传热系数的主要影响因素,土壤类型极差值最大,可达9.40,对地埋管内壁面传热系数影响程度最大,其次为管径和进口风速。在实际工程设计中应先考虑土壤类型,即传热系数对系统的适应性,再考虑管径和进口风速的影响。

乌东德左岸地下电站硐室群施工期通风技术研究与应用

我国西南地区地形地貌复杂,河谷狭窄,水电工程通常在两岸山体内开挖硐室群布置地下电站。硐室群埋深大、洞口少,施工期通风十分困难,直接影响工程成本、进度及人员健康。依托乌东德电站左岸地下电站工程,本文对地下硐室群施工期通风技术进行了研究,提出了硐室通风"临界风速"的重要参数,并根据理论计算成果指导现场通风布置,有效改善了通风效果,为其他类似工程提供了参考和借鉴。

列车状态对地铁车站轨道排风系统运行工况的影响

通过实时监测广州地区3种不同型式地铁站车站段隧道列车状态及轨底、轨顶排风的风速与温度,考察了列车状态变化对地铁车站轨排系统的影响。结果表明:列车状态的变化会影响车站段隧道的静压,静压为正值时,排风机的排风作用增强,相反,排风机的排风作用减弱;端头连通车站及侧式车站的泄压作用会削弱列车状态对轨排系统的影响;轨排系统具有一定的轨顶排热作用,列车停站时间越长,排热作用越明显;轨底排热作用在3种型式地铁车站中均不明显。

腊子沟金矿通风系统优化及可靠性分析

腊子沟金矿存在通风系统风量不足、风机安装及选型不合理、风机漏风严重、新风和污风串联、污浊风流循环使用等问题。从矿井总风量、通风方式、机站设置和风机选型几个方面对腊子沟金矿通风系统进行了优化。优化后通风系统总风量为45.36 m^(3)/s,通风方式调整为单翼对角抽出式通风,主扇型号为DK45-6-№16,辅扇为K40-4-№15。经检测,新系统主辅扇实耗功率为134.91 kW,主扇效率为71%,辅扇效率为60%;系统能迅速排出井下爆破作业产生的有毒有害气体,井下最高风温为25.1℃。优化改造后的通风系统稳定可靠。

地下高铁站列车气动荷载特性试验研究

地下高铁站作为相对密闭的空间,在列车高速通过时将产生一系列复杂的气动效应,导致车站内附属结构物的风致振动响应。针对某城际铁路地下车站开展了列车气动荷载特性试验研究,在隧道壁、轨旁砌体墙、站台屏蔽门及结构柱表面布设了风压传感器,对采集的列车风压数据进行分析,试验结果表明:当列车由明线进入隧道时,在列车前部形成压缩波,并以声速传播至前方地下车站形成微气压波,车身通过测点位置时产生“正-负-负-正”的列车风压,并在短时间内发生换向;地下车站微气压波极值远小于列车自身携带的列车风压极值,活塞风井可有效降低进站端砌体墙及站台屏蔽门表面的列车风压;车站出站端结构表面的气动荷载明显大于进站端,正线通过的列车在进入地下高铁站站台区域时形成了新的活塞效应。

大埋深地下高铁站风压、温度研究与实践

八达岭长城站是京张高铁在北京市境内重要的中间站,位于延庆区八达岭风景名胜区,深埋地下102.55m,作为国内埋深最大的高铁站,其地下部分列车风压大和冬季温度低一直是建设和运营单位重点关注的两个问题。本文对该问题从设计之初研究、建设期间实践及开通运营效果全过程进行探讨,分析产生原因、详述采取措施和总结建设经验,为类似项目提供借鉴。

新标准下站台公共区火灾排烟方式探讨

近年来,我国城市轨道交通工程发展迅速,国家工程建设规范、标准体系也在逐步完善。GB 51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》(以下简称《烟标》)和GB 51298—2018《地铁设计防火标准》(以下简称《火标》)相继颁布实施。以上标准的颁布,对地铁工程防排烟设计具有重要指导意义。但是由于以上标准发布时间、编制背景等不同,比如《烟标》处于转型的过渡期,《火标》介于指令性设计和性能化设计的非明确阶段等原因,关于地下车站站台火灾排烟,设计人员在理解及执行相关条文的过程中,产生了分歧。站台火灾排烟时不允许开启全封闭站台门的观点,与国内绝大多数工程的做法不同。论文根据国家现行规范,并结合工程实际,针对站台火灾时,为了满足楼扶梯口1.5 m/s的下拉风速,对新标准下采用的排烟方案进行了分析、探讨,供同行参考。

高铁地下站内气流流动对空调系统的影响研究

高铁地下车站埋深较深,站内空调系统受持续作用的热压风和列车经过时的活塞风影响。采用三维CFD数值模拟计算方法,研究了京张高铁八达岭长城地下站在冬夏季仅热压风、热压风和活塞风共同作用下车站热环境和空调系统负荷的变化。结果表明:在夏季,仅热压风作用时,热压风从室外流入车站,对进站厅热环境和空调系统影响大,每小时进站厅和候车厅空调系统负荷分别增加13.4%和3.7%;热压风和活塞风共同作用下,进站厅和候车厅空调系统负荷分别增加12.0%和3.3%。在冬季,仅热压风作用时,热压风从隧道流入车站,对候车厅热环境和空调系统影响大,进站厅和候车厅空调系统负荷分别增加4.4%和14.3%;热压风和活塞风共同作用下,进站厅和候车厅空调系统负荷分别增加4.0%和12.8%。研究成果可为高铁地下车站空调系统设计和控制提供技术参考。

采空区顶板大面积冒落诱发冲击气浪模拟

基于采空区冒落过程中冒落岩体与空气相互作用中能量的守恒与转化,建立了冲击气浪风速模型,设计制作了模拟实验测试装置。实验表明,随着下落高度增加,冲击气浪风速增加幅度略有减缓,采用大断面空间小尺寸的"打气筒"模型计算能够更好地反映冒落过程中的气体流动过程,但应该以"打气筒"和"绕流"的复合模型表征冲击起浪。在实验基础上建立的实验模型与理论模型有很好的相似性。