施工通风条件下高地温隧道温度场分布规律研究

黄克双

(中铁七局集团第四工程有限公司，湖北 武汉 430074)

地温超过30 ℃就是高地温隧道[1-2]，隧道内施工环境气温不得超过28 ℃，当原始岩温达到35 ℃，湿度达到80 %，隧道高地温问题已经非常严重，不仅影响人员健康和结构安全，甚至使施工无法进行。

高地温隧道施工降温主要采用2种措施:一是采取机械通风降温，改善隧道内施工环境；二是在掌子面附近喷水降温和冰块降温，确保现场人员和结构安全。

近年来，对高地温隧道的研究主要集中在地温预测、温度分布特征和降温技术等方面[3-10]，研究多以特定围岩温度进行，对不同温度、不同通风时间对温度场的影响研究很少。本文以某高地温隧道为背景，研究围岩初始温度(30～65 ℃)对隧道温度场影响的普遍规律，采用Fluent软件模拟隧道通风，分析隧道洞内和围岩温度场分布特征，研究隧道与围岩交界处的温度变化以及围岩温度场的变化范围，为高地温隧道施工通风设计提供参考。

1 分析模型建立

通风方式选择压入式通风，采用单线隧道断面，高度为8.1 m，面积为53.207 m2，隧道的通风距离为2 000 m，围岩取隧道开挖轮廓以外10 m范围；通风管采用圆形柔性材料，管径2 m，通风管出口至隧道掌子面距离为30 m，通风管悬挂于隧道右侧上部，便于使隧道内气流形成循环。

采用Fluent软件进行数值分析，计算模型采用Realizable k-ε湍流模型和流固耦合传热模型。通风管入口边界条件设为速度入口(Velocity_Inlet)，隧道洞口边界条件设为自然流出(Outflow)，隧道壁面边界条件设为墙(Wall)，建立的分析计算模型如1所示。……