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引汉济渭输水隧洞钻爆段独头施工通风技术研究

作　者: 刘会钢
导　师: 杨其新
学　校: 西南交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 引汉济渭工程输水隧洞独头掘进施工通风钻爆法
分类号: U459.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

引汉济渭输水隧洞是陕西省南水北调工程规模最大的一项骨干工程,全长81.58km,其中钻爆段独头施工最长距离达6.5kmn,通风距离较长。施工过程中,随着独头掘进距离的不断增加,爆破及出渣等施工作业过程中产生的大量有害气体不易排出,严重威胁洞内施工安全。引汉济渭输水隧洞钻爆段的施工通风问题是制约其施工进度及安全的重要因素之一,有效的通风方案及措施以快速排出洞内有害气体,是保障洞内良好工作环境及人员安全的前提。因此,对该引水隧洞钻爆段的施工通风方案进行研究具有重要的理论及实践指导意义。本文在对独头钻爆施工通风技术的调研基础之上,一方面对施工通风相关参数进行现场测试分析,另一方面采用三维数值模拟方法进行研究,分析洞内风流分布规律及有害气体或炮烟的扩散规律,最终确定隧洞施工通风方案。取得的主要结论如下：1、确定了引汉济渭输水隧洞钻爆段最长掘进距离6.5km情况下的施工通风方式、控制标准、炮烟稀释公式、掌子面需风量及有效漏风率计算公式。2、通过现场测试确定了引汉济渭输水隧洞通风风管的实际漏风率及洞内环境参数分布情况。3、在理论与实测两种风量基础上,通过三维数值模拟方法,对洞内风流、CO稀释及炮烟扩散规律进行了研究。4、确定了引汉济渭输水隧洞独头钻爆段的有效施工通风方案。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-18
  1.1 工程概述  11-12
  1.2 研究背景与意义  12-13
  1.3 国内外研究现状  13-16
    1.3.1 国内研究情况  13-15
    1.3.2 国外研究情况  15-16
  1.4 主要研究内容及研究方法  16-18
    1.4.1 主要研究内容  16
    1.4.2 主要研究方法  16-18
第二章施工通风影响因素及控制标准研究  18-27
  2.1 隧道施工通风的目的  18
  2.2 隧道施工过程中的污染源  18-19
  2.3 隧道施工通风影响因素  19-22
    2.3.1 作业环境的影响因素  19-22
    2.3.2 引汉济渭输水隧洞钻爆段施工通风影响因素  22
  2.4 隧道施工通风控制标准  22-26
    2.4.1 相关行业标准  22-24
    2.4.2 国内外有害气体相关标准  24-25
    2.4.3 其他相关标准调研  25
    2.4.4 引汉济渭输水隧洞施工通风控制标准综合确定  25-26
  2.5 小结  26-27
第三章引汉济渭输水隧洞独头施工通风方式及计算  27-38
  3.1 隧道施工通风方式选择  27-30
    3.1.1 隧道施工常用通风方式  27-28
    3.1.2 隧道独头施工通风长度及方式调研  28-29
    3.1.3 引汉济渭输水隧洞钻爆段施工通风方式  29-30
  3.2 炮烟稀释计算  30-31
    3.2.1 现有炮烟计算公式  30-31
    3.2.2 引汉济渭输水隧洞炮烟计算公式确定  31
  3.3 钻爆段施工掌子面需风量  31-34
    3.3.1 掌子面需风量计算  31-33
    3.3.2 引汉济渭输水隧洞钻爆段掌子面需风量  33-34
  3.4 风管漏风率计算  34-37
    3.4.1 现有漏风率计算公式  34-35
    3.4.2 引汉济渭输水隧洞漏风率计算公式确定  35-37
  3.5 小结  37-38
第四章引汉济渭输水隧洞钻爆段现场测试研究  38-53
  4.1 现场测试情况概述  38-39
    4.1.1 测试区段施工方案  38
    4.1.2 测试区段现场施工通风情况  38-39
  4.2 现场测试方案实施  39-43
    4.2.1 测试内容  39
    4.2.2 风管断面测点布置  39-40
    4.2.3 风管及洞内参数纵向测点布置  40-41
    4.2.4 测试工况  41-42
    4.2.5 测试所用仪器  42
    4.2.6 现场测试照片  42-43
  4.3 第一次现场测试结果与分析  43-49
    4.3.1 工况一测试结果与分析  43-44
    4.3.2 工况二测试结果与分析  44
    4.3.3 工况三测试结果与分析  44-45
    4.3.4 工况四测试结果与分析  45-46
    4.3.5 工况五测试结果与分析  46-47
    4.3.6 测试结果综合分析  47-49
  4.4 第二次现场测试结果与分析  49-52
    4.4.1 2#斜井出口段测试结果及分析  49-50
    4.4.2 3#斜井进口段测试结果及分析  50-52
    4.4.3 测试结论  52
  4.5 小结  52-53
第五章引汉济渭输水隧洞施工通风数值模拟  53-83
  5.1 通风数值模拟理论  53-55
    5.1.1 CFD概述  53
    5.1.2 计算数学模型  53-54
    5.1.3 边界条件及相关参数  54-55
  5.2 几何模型的建立  55-57
    5.2.1 工程概况  55-56
    5.2.2 模型建立与网格划分  56-57
  5.3 独头压入式通风洞内风流分布数值模拟研究  57-65
    5.3.1 边界条件  57-58
    5.3.2 开挖工作面附近流场分析  58-59
    5.3.3 开挖工作面附近风速及风压分布  59-63
    5.3.4 洞内风流沿程分布  63-65
  5.4 洞内CO浓度稀释的通风模拟研究  65-73
    5.4.1 初始条件的设置  66
    5.4.2 边界条件  66
    5.4.3 开挖工作面附近CO浓度分布  66-71
    5.4.4 CO浓度沿程分布  71-73
  5.5 爆破后炮烟通风扩散模拟研究  73-80
    5.5.0 初始条件  73-74
    5.5.1 边界条件  74
    5.5.2 开挖工作面附近炮烟扩散模拟分析  74-77
    5.5.3 洞内炮烟扩散沿程沿时分布  77-80
  5.6 数值模拟结果与测试数据的对比分析  80-81
  5.7 小结  81-83
第六章引汉济渭输水隧洞钻爆段施工通风方案  83-94
  6.1 风管适用长度研究  83-84
  6.2 风管通风方式经济性研究  84-85
  6.3 风管选型研究  85-88
    6.3.1 国内风管情况  85-86
    6.3.2 国外风管情况  86-87
    6.3.3 风管工程应用情况  87-88
    6.3.4 风管材料的选型分析  88
  6.4 引汉济渭隧洞钻爆法施工通风方案  88-92
    6.4.1 进口、出口施工通风方式  88-89
    6.4.2 斜井施工通风方式  89-91
    6.4.3 钻爆法施工段通风方案确定  91-92
    6.4.4 施工通风方案分析  92
  6.5 施工通风能力保障工程措施  92-93
  6.6 小结  93-94
结论  94-96
致谢  96-97
参考文献  97-101
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目  101

引汉济渭输水隧洞钻爆段独头施工通风技术研究

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