高地温隧道温度场的数值解

周小涵1，2，曾艳华1，杨宗贤1，周晓军1

(1.西南交通大学 交通隧道工程教育部重点实验室，四川 成都 610031；

2.中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北 武汉 430050)

摘要:解决高地温隧道热害问题的前提是掌握隧道结构与高温围岩及隧道内空气间的传热规律。根据能量守恒定律，建立隧道空气-隧道衬砌-高温围岩的二维非稳态传热有限差分方程，分析季节性风温、不同程度高地温和铺设隔热层等对高地温隧道传热的影响。得到了隧道开挖后，围岩温度随自然风变化的规律、调热圈厚度变化规律和隔热层厚度对高地温隧道降温的影响等结果。研究所得结论可为高地温隧道施工及运营过程中的降温技术提供理论依据。

关键词：高地温隧道；温度场；数值解；调热圈；隔热层

随着在高地温地区日益增多的隧道工程建设，高地温热害问题逐渐被重视起来。目前，国内外针对寒区隧道问题的研究很多，但对高地温隧道问题的研究相对较少。为了隧道工程结构和运营的安全，应控制隧道内气流温度不超过28 ℃，但是高地温热源的存在会使隧道内气流温度升高，从而产生热害问题。高地温通常会带来3个方面问题，一是威胁施工人员的生命安全，降低生产效率；二是影响隧道结构材料的耐久性，影响隧道结构的安全；三是若隧道内出现火灾等灾害现象，救援难度加大。关于隧道温度场的研究基本可以分为现场监测、模型试验和理论计算3种。……