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基于高地温隧道围岩-结构非稳态热物性的温度场演化研究
1
作者
祁占锋
李国良
+2 位作者
王䶮
刘新荣
周小涵
《隧道建设(中英文)》
CSCD
北大核心
2024年第12期2403-2414,共12页
针对高地温隧道施工期温度场受多种因素影响、演化机制复杂的问题,首先,通过现场调研获取某隧道围岩温度、环境温度及风速的分布特征,并基于室内试验探究不同温度下围岩、初期支护及二次衬砌材料热物性参数的变化规律;其次,建立相应的...
针对高地温隧道施工期温度场受多种因素影响、演化机制复杂的问题,首先,通过现场调研获取某隧道围岩温度、环境温度及风速的分布特征,并基于室内试验探究不同温度下围岩、初期支护及二次衬砌材料热物性参数的变化规律;其次,建立相应的非稳态数学模型并应用于COMSOL数值仿真软件计算,探究高地温隧道开挖—初期支护—二次衬砌施工全过程的温度场演化规律;最后,利用多元函数回归分析方法,构建施工期初期支护和二次衬砌温度最大值的预测模型。研究结果表明:1)随着隧道内温度的升高,围岩的热扩散系数显著呈现二次函数递减趋势,比热容呈二次函数递增,导热系数表现为上凹型二次函数下降趋势。2)初期支护和二次衬砌材料的热扩散系数同样遵循二次函数降低规律,比热容随温度升高先增后减,表明材料热储能特性的非线性变化。3)以隧道初期支护和二次衬砌内的最高温度为特征点分析发现,围岩温度和隧道环境温度的升高导致初期支护和二次衬砌内最高温度呈线性增加,回风速度的增大可有效促使温度呈先快后慢的下降趋势。
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关键词
高地温隧道
非稳态传热
温度场演化
热物性参数
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职称材料
川西藏东地区隧道围岩有害气体孕育机制及逸出风险评价研究
被引量：
2
2
作者
张吉禄
刘新荣
+5 位作者
周小涵
祁占锋
刘瀚之
刘煜宇
孙浩
吴涛
《隧道建设（中英文）》
CSCD
北大核心
2024年第2期296-307,共12页
青藏高原复杂的地质构造使区域内断裂分布密集、岩性变化巨大,现有的研究成果无法有效预测岩层内有害气体赋存种类与状态。基于川西藏东地质演化相关研究成果,对区域内岩石、断裂构造以及水热循环影响下有害气体的成因及组分特征进行研...
青藏高原复杂的地质构造使区域内断裂分布密集、岩性变化巨大,现有的研究成果无法有效预测岩层内有害气体赋存种类与状态。基于川西藏东地质演化相关研究成果,对区域内岩石、断裂构造以及水热循环影响下有害气体的成因及组分特征进行研究。通过对区域内地层构造及岩石分布进行分析,明确区域内主要气藏类型及分布范围;建立复杂地层有害气体逸出风险评价体系,并通过现场监测对评价效果进行验证。结果表明:1)川西藏东地区岩层主要有害气体孕育类型包括岩浆岩脱气孕育气体、变质岩化学反应释放气体、沉积岩油气矿藏富集气体、金属矿伴生气体等;其中,岩浆岩孕育有害气体主要赋存于入侵通道形成的气囊内,变质岩孕育有害气体主要赋存于酸性岩浆岩与碳酸岩接触面以及金属矿附近,沉积岩孕育有害气体主要赋存于油气盖层内。2)岩石圈断裂对深部有害气体的赋存最有利,水热循环通过物质扩散和水力运移2种方式加速深部有害气体的运移,其中深大主断裂控制型水热循环模式影响最显著。3)基于川西藏东地区地层岩性及断裂构造特征,对CO_(2)、CH_(4)、SO_(2)及H_(2)S等主要有害气体的赋存区域进行划分。4)根据研究区域地层岩性、断裂构造、水热分布特点,建立复杂地层有害气体逸出风险评价体系;根据隧道开挖高浓度有害气体逸出可能性划分为5个风险等级,并针对不同逸出风险提出相应防治建议。
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关键词
川西藏东地区
有害气体
隧道围岩
断裂构造
评价体系
赋存机制
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职称材料
题名
基于高地温隧道围岩-结构非稳态热物性的温度场演化研究
1
作者
祁占锋
李国良
王䶮
刘新荣
周小涵
机构
中铁第一勘察设计院集团有限公司
极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室
重庆大学土木工程学院
出处
《隧道建设(中英文)》
CSCD
北大核心
2024年第12期2403-2414,共12页
文摘
针对高地温隧道施工期温度场受多种因素影响、演化机制复杂的问题,首先,通过现场调研获取某隧道围岩温度、环境温度及风速的分布特征,并基于室内试验探究不同温度下围岩、初期支护及二次衬砌材料热物性参数的变化规律;其次,建立相应的非稳态数学模型并应用于COMSOL数值仿真软件计算,探究高地温隧道开挖—初期支护—二次衬砌施工全过程的温度场演化规律;最后,利用多元函数回归分析方法,构建施工期初期支护和二次衬砌温度最大值的预测模型。研究结果表明:1)随着隧道内温度的升高,围岩的热扩散系数显著呈现二次函数递减趋势,比热容呈二次函数递增,导热系数表现为上凹型二次函数下降趋势。2)初期支护和二次衬砌材料的热扩散系数同样遵循二次函数降低规律,比热容随温度升高先增后减,表明材料热储能特性的非线性变化。3)以隧道初期支护和二次衬砌内的最高温度为特征点分析发现,围岩温度和隧道环境温度的升高导致初期支护和二次衬砌内最高温度呈线性增加,回风速度的增大可有效促使温度呈先快后慢的下降趋势。
关键词
高地温隧道
非稳态传热
温度场演化
热物性参数
Keywords
tunnels with high ground temperature
unstable heat transfer
temperature field evolution
thermophysical parameters
分类号
U45 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
川西藏东地区隧道围岩有害气体孕育机制及逸出风险评价研究
被引量：
2
2
作者
张吉禄
刘新荣
周小涵
祁占锋
刘瀚之
刘煜宇
孙浩
吴涛
机构
重庆大学土木工程学院
中铁第一勘察设计院集团有限公司
重庆交通大学土木工程学院
出处
《隧道建设（中英文）》
CSCD
北大核心
2024年第2期296-307,共12页
基金
国家自然科学基金项目(52374079,52104076)
重庆市研究生科研创新基金(CYB22032)。
文摘
青藏高原复杂的地质构造使区域内断裂分布密集、岩性变化巨大,现有的研究成果无法有效预测岩层内有害气体赋存种类与状态。基于川西藏东地质演化相关研究成果,对区域内岩石、断裂构造以及水热循环影响下有害气体的成因及组分特征进行研究。通过对区域内地层构造及岩石分布进行分析,明确区域内主要气藏类型及分布范围;建立复杂地层有害气体逸出风险评价体系,并通过现场监测对评价效果进行验证。结果表明:1)川西藏东地区岩层主要有害气体孕育类型包括岩浆岩脱气孕育气体、变质岩化学反应释放气体、沉积岩油气矿藏富集气体、金属矿伴生气体等;其中,岩浆岩孕育有害气体主要赋存于入侵通道形成的气囊内,变质岩孕育有害气体主要赋存于酸性岩浆岩与碳酸岩接触面以及金属矿附近,沉积岩孕育有害气体主要赋存于油气盖层内。2)岩石圈断裂对深部有害气体的赋存最有利,水热循环通过物质扩散和水力运移2种方式加速深部有害气体的运移,其中深大主断裂控制型水热循环模式影响最显著。3)基于川西藏东地区地层岩性及断裂构造特征,对CO_(2)、CH_(4)、SO_(2)及H_(2)S等主要有害气体的赋存区域进行划分。4)根据研究区域地层岩性、断裂构造、水热分布特点,建立复杂地层有害气体逸出风险评价体系;根据隧道开挖高浓度有害气体逸出可能性划分为5个风险等级,并针对不同逸出风险提出相应防治建议。
关键词
川西藏东地区
有害气体
隧道围岩
断裂构造
评价体系
赋存机制
Keywords
western Sichuan and eastern Xizang regions
hazardous gas
tunnel surrounding rock
fault zone
assessment system
formation mechanism
分类号
U45 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于高地温隧道围岩-结构非稳态热物性的温度场演化研究
祁占锋
李国良
王䶮
刘新荣
周小涵
《隧道建设(中英文)》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
川西藏东地区隧道围岩有害气体孕育机制及逸出风险评价研究
张吉禄
刘新荣
周小涵
祁占锋
刘瀚之
刘煜宇
孙浩
吴涛
《隧道建设（中英文）》
CSCD
北大核心
2024
2
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