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瓦斯隧道施工通风流场特征分析及参数优化研究
| 论文题名： | 瓦斯隧道施工通风流场特征分析及参数优化研究 |
| 关键词： | 瓦斯隧道;施工通风;压入式通风;流场特征分析;施工参数优化;瓦斯防治 |
| 摘要： | 随着我国基础设施建设的快速发展，隧道建设技术水平、施工要求等也在不断提高。对于部分含瓦斯地层的隧道工程，其施工难度大、风险高、隧道通风要求高，因此研究瓦斯隧道施工通风流场的相关规律，可为提高瓦斯隧道施工通风效率，保障瓦斯隧道施工安全提供依据。本文以铁路瓦斯隧道金井隧道为研究背景，通过理论计算、数值模拟及现场实测等手段，对瓦斯隧道施工通风设计、通风流场特征分析、台阶法施工隧道压入式通风在不同通风参数影响下的流场特征、通风最优参数组合、施工通风监测及瓦斯防治措施进行研究。本文的主要研究内容以及结论如下： （1）瓦斯隧道施工通风设计及流场分析。依托金井隧道，对隧道施工通风方式选择、风量计算、风压计算、设备选型及具体通风方案进行研究，并基于Fluent软件分析了有限空间内隧道通风流场及瓦斯运移规律，评价隧道通风效果。 （2）不同施工参数下瓦斯隧道施工通风流场特征分析。采用Fluent软件对台阶法施工隧道压入式通风风管位置、风管出风口距掌子面距离、台阶长度及台阶高度对流场的影响进行数值模拟，分析各个工况下隧道通风流场特征，得到台阶法施工隧道施工通风适宜的参数区间。结果发现：风管设置在侧部更利于有限施工空间内空气及时流通；风管出风口距掌子面距离取值为5m~15m为宜；台阶长度为5m~10m为宜；台阶高度应小于风管布置高度，应为3m~5m为宜。 （3）基于改进TOPSIS理论的施工通风最优参数组合。对台阶法施工隧道压入式通风风管位置、风管出风口距掌子面距离、台阶长度及台阶高度进行四因素、四水平的正交试验，由改进TOPSIS理论对反映隧洞内流场特征的风速进行评价，得出优化工况，通过对流场通风效果进行评价，最后可得最优参数组合为风管布置位置位于拱肩、风管距掌子面距离L1=15m、台阶长度L2=5m、台阶高度L3=3.5m，并在工程应用中得到验证。 （4）瓦斯隧道施工通风监测及瓦斯控制措施。结合隧道流场及瓦斯分布规律，对瓦斯隧道瓦斯事故发生的可能原因、瓦斯分布位置进行预判，对瓦斯隧道风速、瓦斯浓度提出控制要求，同时对瓦斯易于聚集区进行重点监测，并提出了对瓦斯浓度的分级预警，阐述了对金井隧道的瓦斯防治措施。 |
| 作者： | 陈辉浩 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 吴波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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