寒冷地区隧道传热特征及温度场演化规律现场试验

来源：中国血液净化杂志2023年第8期北京时间：

作者：陈建勋, 赵鹏宇, 罗彦斌, 陈丽俊, 王传武, 荀文杰, 董体健

单位：1. 长安大学 公路学院, 陕西 西安 710064;2. 寒冷地区隧道气象与结构力学状态交通运输行业野外科学观测研究基地, 陕西 西安 710064"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (U2268214, 52208385)；Key R & D and Transformation Projects of Xizang Autonomous Region (XZ201801-GB-07)

摘要：针对目前寒冷地区隧道温度场演化规律不清，首先进行年周期性的隧道传热特征分析，然后依托野鸡山隧道，开展洞外气象、埋深、围岩初始温度、材料热物性等因素影响下，隧道气温沿纵向长度以及衬砌结构和围岩温度场沿径向深度变化规律的现场试验研究，以揭示隧道温度场演化规律。研究结果表明：野鸡山隧道主要受风墙压差影响，洞内形成由进口至出口的主导风流；随距进口距离增加，冬季洞内气温逐渐升高，年平均温度也总体上升，其沿纵向长度变化规律受隧道埋深沿纵向分布影响较大，呈与埋深相似的指数函数变化规律，年温度振幅呈指数函数降低；受空气年平均温度和围岩初始温度影响，年平均温度沿径向深度呈对数函数升高，趋近于围岩初始温度；随着径向深度增加，气温波动影响减弱，年温度振幅呈指数函数衰减，至一定深度处，如野鸡山隧道在径向14~16 m深度处，年温度振幅下降至0.05 ℃以下，达到围岩温度影响边界；衬砌结构或围岩导热系数越小、围岩温度影响深度越小，年平均温度沿径向深度上升越快，导温系数越小，年温度振幅衰减越快、围岩温度影响深度越小，从而影响隧道沿径向深度温度场变化规律以及围岩最大冻结深度的大小；可见寒冷地区隧道冻害防治设计应综合考虑隧道洞外气象、走向、埋深、围岩初始温度以及衬砌结构和围岩热物性。

关键词：隧道工程,寒冷地区,现场试验,传热特征,温度场,演化规律

基金资助：国家自然科学基金项目(U2268214,52208385)；西藏自治区重点研发与转化计划项目(XZ201801-GB-07)