论文部分内容阅读
近年来,随着国家“一带一路”战略的的不断深入,我国交通基础设施得到了快速发展,逐步的从平原地区迈向山岭地区,而隧道工程作为基础设施不可分割的重要组成部分,所修建的山岭公路隧道里程不断增长,建设规模不断扩大。为建设环境友好型社会,洞内空气环境问题已受到工程业界学者广泛关注。本文以CTM山岭公路隧道为依托工程,主要从理论分析、现场检测、室内综合试验和数值模拟及定量分析等方面来开展进一步研究工作,取得成果如下:(1)从影响CTM山岭公路隧道施工作业环境的质量因素入手,选取CO浓度、粉尘浓度、环境噪声、热环境4项作为评价指标,构建了CTM隧道施工期空气环境质量监测评价指标体系。同时运用AHP(层次分析法)并结合可拓学理论,建立隧道施工期空气环境的AHP可拓综合评估模型,充分利用简单关联函数和层次分析法的各自优势,克服主观和客观所带来的误差,进一步完善我国隧道施工作业环境监测评价的方法。选取CTM山岭公路隧道钻孔、出碴、喷浆以及二次衬砌4道工序作为出发点进行环境评价,并将该模型应用于CTM山岭公路隧道实际工程,结果表明能客观的反映出隧道洞内各工序施工作业环境的真实状况。(2)通过对流体力学以及流体力学基本理论进行概述,可知隧道通风过程中风流流场具有一定的复杂性和CO浓度分布存在一定的不确定性等情况,运用FLUENT软件建立CTM山岭公路隧道实际工程施工通风的数值分析物理模型。并对通风数值模拟湍流模型的形式和特点进行分析,得出适应于本文的重整化方程模型,极大的提高了求解涡流的精度。(3)通过对CTM山岭公路隧道风流场的分析可知,当掌子面与通风管口之间的距离为30m时,为其有效的射程范围。在压入式隧道通风风流从风筒出口到掌子面的范围内,呈现出明显的贴壁射流、受限回流等有限空间受限附壁射流的特征。对于掌子面前约7.5m处为涡流中心,其射流区域小于回流区域,当距掌子面125m时,风流速度基本上保持稳定。并对中心面不同位置速度曲线图和相同高度不同位置风流速度曲线图进行分析,将CTM隧道横断面风流流场结构分为涡流区、涡流影响区、稳定区三个区域,其各区的大概分布范围分别为离掌子面35m内、35m至125m、125m至210m。(4)通过对CTM山岭公路隧道内CO浓度的分布规律进行研究可知,当风流将要到达掌子面时,受到射流区和涡流区的共同影响,一氧化碳的浓度快速下降,同时一氧化碳气团朝着隧道口的方向流动。在通风前300s内,因受到涡流区的影响,其浓度出现两个峰值,停滞不前。当通风约为23min时,一氧化碳的浓度最大值出现在洞口附近,此时浓度峰值已排至洞口外。当通风约为35min时,CTM山岭公路隧道内CO摩尔体积分数最大值为1.6?105-,已满足洞内有害气体允许浓度值要求。通过对中心线处CO在不同时刻的浓度分布图进行比较分析可知,一氧化碳浓度曲线整体不断地向右推移,各个时刻的CO浓度峰值逐渐减小,而CO浓度各峰值之间的跨度不断增大,可得CTM山岭公路隧道内CO气体从掌子面向洞口运动的过程中呈现出“运移”与“扩散”相互叠加的现象。最后将模拟结果和监测数据进行对比分析,两者数据大概趋势基本吻合,说明了模拟的准确性以及所建立的CTM山岭公路隧道物理模型具有较高的真实性,对类似山岭公路隧道施工作业空气环境的系统改善提供了参考依据。