寒区隧道保温层铺设长度的计算方法

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2016年第9期北京时间：

作者：夏才初

摘要：目前寒区隧道保温层铺设长度的设计要求隧道洞内温度场已知，为克服设计时暂无洞内气温实测资料的问题，基于由隧道进、出口气象条件及隧道地形条件求解的温度场解析解，提出了一种保温层铺设长度的计算方法.首先根据由隧道进口气象参数得到的洞内空气年温度振幅与由出口气象参数得到的洞内空气年温度振幅相等这一条件，计算得到受进出口气象影响的临界长度lM.当距隧道进口的长度小于临界长度lM时，利用进口气象参数计算隧道进口段围岩及衬砌温度场；当距隧道进口的长度大于临界长度lM时，利用出口气象参数计算出口段围岩及衬砌温度场，然后由隧道温度场中初期支护与围岩交界面出现0 ℃的位置确定保温层铺设长度.在铺设保温层后，洞内空气与围岩的对流换热发生变化，根据未铺设保温层和铺设保温层两种情况下的流入控制体的能量相等的条件，推导了保温层铺设长度的修正系数，从而计算出保温层铺设的最终长度.结合实际工程，利用提出的方法计算出保温层铺设长度，分析了关键参数对铺设长度的影响，结果表明：铺设长度随着地温梯度的增加逐渐减小，铺设长度随洞内风速的增加迅速增大.

关键词：寒区隧道, 保温层长度, 温度场, 地温梯度, 洞内风速