引汉济渭隧洞TBM施工环境热害扩散规律研究

引汉济渭工程是解决关中、陕北缺水的重要工程,其将穿越秦岭主脊段,主要采用TBM法施工。理清TBM掘进段的施工环境热害扩散规律,用以指导TBM掘进隧道内的现场施工。以引汉济渭隧洞工程为依托,主要采用数值计算方法对不同围岩级别和不同通风条件下TBM掘进段的施工环境热害扩散规律进行计算研究。研究结果表明:在Ⅳ级围岩中施工时,掘进机段环境空气温度小于28℃,满足规范要求。随着围岩级别提高,掘进面附近区域温度和高温区范围逐渐扩大,最高温度达到50℃,最大热害扩散范围达到165m,最小的通风有效降温距离仅为45m;随着风管出风口风速的增大和送风温度的降低,热害扩散范围逐渐减小,但仍难以使掘进面附近环境温度满足规范要求,建议在掘进面附近区域采用局部降温措施。

敞开式TBM施工隧道掘进段空气温度计算方法

以敞开式隧道掘进机(TBM)施工隧道为研究对象,基于热力学原理,分析掘进段热害影响因素,建立敞开式TBM掘进段空气温度的计算模型,对不同围岩级别、不同岩温下掘进段内空气温度进行计算研究。结果表明:自掘进开始,TBM掘进段内空气温度迅速升高,在掘进20min时升高至接近最大值并保持基本稳定,停机后空气温度迅速下降;掘进段空气温度随围岩温度的升高和围岩级别的提高显著上升;通风对掘进段内空气有明显的降温效果;围岩温度为18℃,Ⅱ级围岩无通风时掘进段空气温度为39.9℃,通风量为60m3·s-1时下降至27.9℃,通风控制空气温度低于28℃规范限值;围岩级别Ⅱ级,60℃岩温无通风时掘进段空气温度为81.9℃,通风量为60m3·s-1时下降至46.9℃,但空气温度仍然较高,可采用在正常施工通风基础上增加洞内局部降温措施。