中国高放废物地质处置北山地下实验室重大进展

北山地下实验室是我国建设的首座高放废物地质处置地下实验室,是列入我国国民经济和社会发展“十三五”规划的国家重点项目。该项目于2019年5月获得立项批复、2021年6月正式开工、2022年5月主体工程正式开挖。这标志着我国高放废物地质处置工作全面进入全新的地下实验室建设及研发阶段。北山地下实验室位于甘肃省酒泉市西北的戈壁深处。主体工程由主竖井、螺旋斜坡道和两层试验水平组成。主竖井直径6 m,深590 m。螺旋斜坡道直径7.03 m,长约7.0 km,坡度10%,水平转弯半径255 m,采用隧道掘进机开挖,是世界上首条采用隧道掘进机开挖的螺旋斜坡道。自开工以来,关键设备建造、工程建设和相关科研工作取得了重大进展。用于螺旋斜坡道开挖的“北山1号”掘进机,也是世界首台大坡度小转弯隧道掘进机。该设备于2022年9月研制、制造成功,并于2022年12月正式开掘。截至2023年6月30日,主竖井开挖至280 m深,斜坡道掘进至1628 m,位于280 m深的水平试验巷道已经开挖完成100 m。与工程建设配套的科研工作,包括地质编录、水文地质编录、岩体质量评价、地下水监测和生态环境监测等均稳步推进。研究结果表明:地下实验室场址花岗岩完整、裂隙稀少、岩体质量好,开挖的地下巷道稳定。地下水稀少,主要赋存在裂隙密集带中,具有典型的干旱地区花岗岩裂隙地下水的特征。北山地下实验室预计于2027年建成,这将为填补我国在高放废物安全领域研发平台空白、攻克高放废物地质处置这一世界性难题提供试验平台和基础。

“北山1号”硬岩隧道掘进机胜利通过北山地下实验室螺旋斜坡道首个转弯段

全球首台大坡度螺旋隧道硬岩掘进机“北山1号”,作为核心关键设备服务于北山地下实验室螺旋斜坡道工程建设。简要介绍了“北山1号”研制历程以及成功通过螺旋斜坡道首个转弯段的情况。“北山1号”TBM胜利通过首个转弯段,既标志着该核心关键设备通过调试考验,又初步验证了连续极硬岩、小半径转弯、大坡度下坡、反坡排水、围岩低扰动解决方案的可靠性,为建设世界一流地下实验室奠定了关键的开掘技术保障。

合肥花园大道隧道总体方案设计

以花园大道隧道工程总体设计为例,通过对区域路网规划解析,分析花园大道交通功能,论证项目建设的必要性。总体设计公园总体规划的要求和现状建设条件,意在探求在城市隧道设计在线形及洞口位置、隧道进出匝道布设、双层立交隧道、“管幕+顶进”工艺的构思理念,为以后类似项目提供借鉴。

多匝道大型隧道排水设计方案技术要点分析

结合义乌市某城市隧道工程对多匝道大型隧道排水系统设计方案技术要点进行总结分析。对排水目标特点分析,隧道总体平纵方案研究,泵站形式比选,雨、污水分流功能思考等多方面研究是优化设计隧道排水泵站方案必不可少的工作。通过上述研究分析,最后以经济合理、安全可靠的排水方案实现了工程建设目标。

多点进出隧道临界风速及烟气控制研究

为了研究多点进出隧道发生火灾时在纵向通风模式下的临界风速与烟气流动状况,以合肥市某隧道为例,以火源位置和匝道风速为控制变量,使用FDS进行模拟分析。结果表明,相同火源功率下火源位于两匝道中段的临界风速约为火源位于匝道前的1.12倍。匝道风速在0~1.0 m/s时,对主隧道临界风速的减小有显著影响;当匝道风速>1.0 m/s时,对主隧道临界风速的减小影响较小。采用主隧道、匝道联合送风的模式,当主隧道以临界风速送风时,匝道以较小的送风风速就能将烟气抑制在主隧道内,防止烟气进入匝道。

多匝道公路隧道通风系统模拟研究

随着公路隧道的发展,公路隧道的形式越来越复杂,公路隧道的通风计算也越复杂。本文采用SES软件对长沙营盘路湘江隧道各车速工况下的通风系统进行了模拟,优化了通风系统运行模式,从而降低通风能耗;分析了各工况下隧道内部及出口的污染物浓度情况,从卫生安全角度,验证优化后的通风系统运行模式的可行性;研究发现风井的布置太靠近出入口,会造成短到回流,且会增风机运行加能耗。研究结果可供类似工程参考。

城市公路隧道多匝道通风系统计算方法的探讨

文章以某一实际工程为例,介绍了SES模拟软件在多匝道公路隧道通风系统中的应用。在多匝道和多交叉的公路隧道工程中,可以采用SES模拟软件对隧道通风系统进行辅助计算,成功地解决多匝道通风系统的难题,为今后类似工程的计算和设计提供新的思路。

多匝道城市公路隧道通风孔布置研究

针对某多匝道城市公路隧道,利用SES通风模拟软件研究通风孔布置、通风孔个数等因素对隧道内污染物体积分数分布、通风孔排污效率等通风效果的影响。结果表明:1)隧道采用顶部开孔自然通风方式,可以有效减少隧道内及出口处污染物体积分数;2)在匝道分岔点上方集中布置通风孔能达到较好的通风效果,开孔个数较少可减少土建投资;3)隧道段过长污染物体积分数不能满足标准时,应在隧道段后部增设开孔。

某多匝道城市地下道路纵向排烟系统运行优化

为研究多出入匝道的存在对隧道纵向排烟系统效率的影响,采用通风网络对某多匝道城市地下道路分段纵向排烟系统的烟气控制效果进行了模拟分析,得到了不同火灾场景中风机运行的最佳策略。结果表明,对于该城市地下道路而言,火灾发生时各段排烟风机不必全部运行即可达到所要求的临界风速值,火源段下游竖井附近风机需逆转运行才能防止竖井上游烟气向下游扩散,从而提高其排烟效率;若主线隧道发生火灾,匝道风机最好停止运行,以帮助主线隧道达到较好得控烟效果。

基于壁面压力分布的单边膨胀喷管反设计及试验验证

针对目前单边膨胀喷管(Single expansion ramp nozzle:SERN)设计方法的缺陷,提出了通过指定壁面压力分布规律来反设计喷管型线的方法,获得了膨胀面型线反设计程序。根据给定的最优壁面压力分布反设计了喷管型线,将该喷管与最大推力喷管进行了性能对比研究,并对该喷管进行缩比冷流试验,试验和数值模拟结果吻合很好。结果表明:在设计点,相比于最大推力喷管,该喷管的轴向推力系数比最大推力喷管只降低0.07%,而升力和俯仰力矩分别提升了23.08%和2.82%,验证了设计思想的正确性,为SERN的设计提供了一种高效而新的设计方法。

龙抬头式泄洪洞反弧末端边墙掺气减蚀设施的研究

高水头龙抬头式明流泄洪洞发生空蚀的部位一般位于反弧末端下游边墙及底板上,因此研究该部位的掺气减蚀设施具有十分重要的应用价值。结合二滩水电站1号泄洪洞,研究了反弧段边墙掺气问题,基于掺气挑坎设计中应遵循的基本原则,提出了一种新型的斜侧收缩式掺气挑坎体形,并分析了影响侧收缩掺气挑坎挟气量及挑坎下游水流流态的因素。

特长城市复杂隧道通风系统运营优化研究

为解决特长城市复杂隧道通风系统因计算复杂而导致的运营规划困难、验证初始理想运营设计方案是否可靠等问题,针对某特长城市复杂隧道,采用SES通风软件,对南北线隧道在不同运营工况下的通风量进行模拟计算。计算比较不同车速工况下隧道风机总装机功率和洞口排污比例,确定隧道轴流风机和射流风机的开启位置和开启数量;分析阻滞工况下隧道内部和出口的污染物体积分数情况,验证优化方案的可行性。经研究发现:车辆行驶产生的活塞风不能满足特长城市复杂隧道正常运营需风量的需求,需开启部分射流风机;离隧道主线出入口过近的排风井排污效果较差,开启后会增大隧道通风能耗。

扬州瘦西湖隧道通风系统设计

扬州瘦西湖隧道为穿过国家5A级风景名胜区的单管双层隧道,为了解决洞口环保问题,采用SES对隧道内通风量和污染物浓度进行了模拟计算,结合洞口污染物扩散范围和环境敏感点分布情况,确定了上下层隧道均采用竖井排出式的纵向通风方式;针对烟气沉降速度快的特点,优化了横断面布置,在盾构段和部分明挖段设置排烟道,采用重点排烟的方式,人员安全可用疏散时间提高了1倍,并且在疏散楼梯间采用了上下层分别设置加压送风机的方式,确保了烟气不会进入非事故隧道,极大地提高了人员的安全性。

相邻隧道爆破震动波的传播规律研究

针对胶州湾海底隧道青岛端接线工程匝道开挖对主隧道的振动影响,在主隧道内进行爆破振动监测。以实测振速数据为依据,分析主隧道内对应匝道工作面前后震动波的传播规律,得到垂直振速、水平径向振速以及水平切向振速随测点距工作面距离不同的变化规律。分析发现,主隧道内已开挖区爆破振速大于未开挖区振速,未开挖区振速在一定范围内相对稳定。

单边膨胀尾喷管下壁面型线优化设计及实验研究

基于Isight优化平台,将多目标遗传算法与CFD计算相结合,针对超燃冲压发动机非对称尾喷管冷/热态俯仰力矩差较大的问题,对下壁面为三次曲线的尾喷管构型进行多目标优化,分析了初始膨胀角和尾缘角的相互耦合及其对喷管性能影响所占比重。结果表明,设计区间内,下壁面三次曲线构型在保持较高推力特性的前提下,可以大范围调整喷管俯仰力矩,显著改善喷管冷/热态俯仰力矩差较大的问题。在此基础上,选取优化所得点进行冷流缩比风洞实验,根据实验条件进行了相应的数值模拟,对比发现数值模拟与实验结果吻合很好,验证了该优化设计方法及结果的有效性和可靠性。

斜坡电流测试应用与比较方法研究

讨论了斜坡电流测试的相关参数如电流斜坡速率、步长及电流倍增速率对测试结果击穿电荷具有的严重影响。指出斜坡电流测试中各个参数的设定、影响及其相关性,使斜坡电流测试的结果具有可比较性。同时,讨论了由于斜坡电流测试本身的特性,击穿电荷具有非连续性,针对击穿电荷的非连续性,提供了一种统计上的数据处理方法,并且根据工程上不同的定性比较结果提供了不同的统计比较方法,可以对非连续的斜坡电流测试结果进行定量的统计比较。在产品验证或生产线出现异常时,能够进行统计上的比较,给出定量的结果。据此能对生产线的稳定性或异常事件对产品的影响给出明确的结论,为受影响的产品的处置提供定量的数据支持。这是首次对斜坡电流测试数据的统计定量分析。

广惠高速公路小金口互通A匝道隧道施工技术

简要介绍了广惠高速公路小金口互通A匝道隧道的工程概况,给出了隧道施工机械化施工方法及工艺,同时对长管棚和超前小导管的施工工艺作了简介。

多匝道城市公路隧道火灾应急救援方案研究

为研究多匝道城市公路隧道内火灾场景下的应急疏散、救援准则以及具体方案,以长沙某城市公路隧道为背景,首先通过对该隧道内的火灾产生机理、特性等主要因素进行研究,确定通道内不同事故类型下的火灾规模;再通过专业的CFD数值计算模型研究不同火灾规模下隧道内的烟雾分布特性及规律;其次依据研究成果制定隧道内各类火灾事故下的通风控制方案;最后制定出隧道内合理烟气控制方案下隧道各个区段人员、社会车辆及救援车辆的疏散救援方案。研究得出多匝道城市公路隧道内小型火灾场景下,烟气能够控制在火灾与火灾下游排烟井范围内;大型火灾场景下利用双排烟井进行排烟时,烟气能够控制在两个排烟井范围内;未受烟气影响的区域内可以正常交通。

多匝道隧道纵向排烟分区划分与风机匹配计算

为解决多匝道隧道纵向排烟设计的难点,按照隧道结构特点和交通流方向将其拆解为合流、分流单元2种分岔结构,提出排烟分区划分原则与划分方法;通过压力平衡和流量平衡原理确定各分支风机开启方向、相邻排烟分区风机的协同关系与风机升压力选型范围,进而给出可行的射流风机匹配方案;针对多种火源位置,通过数值模拟验证方案的合理性。结果表明:所提出的方法对不同位置火灾的纵向排烟有较好的适应性;并且,通过所提出方法获得的多套射流风机匹配方案可达到相近的排烟效果。

匝道隧道明挖上跨轨道隧道的数值模拟研究

以重庆某市政项目匝道隧道明挖上跨轨道隧道为例,建立有限元模型模拟匝道隧道开挖过程,判定匝道隧道明挖上跨轨道隧道的安全性和施工方案的可行性,并提出了匝道隧道施工中应该注意的问题,供类似工程参考。