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地铁隧道悬臂掘进粉尘扩散规律及U型雾化降尘装置的适用性研究
| 论文题名： | 地铁隧道悬臂掘进粉尘扩散规律及U型雾化降尘装置的适用性研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;悬臂掘进施工;粉尘扩散;雾化降尘 |
| 摘要： | 中国贵州地下分布着大量白云岩。当悬臂掘进机在狭长的小断面硬质白云岩地铁隧道中施工时，工作面附近往往是受高浓度粉尘污染的重灾区。悬臂掘进机掘进地铁隧道工作面硬质白云岩时，掘进机钻头抵紧岩壁并不断滚动，钻头上的截齿研磨工作面，整个工作面岩壁被研磨出同心圈的沟槽和岩圈。由于掘进机自带的喷雾系统，主要是给施工时高速旋转的掘进机钻头降温而不是降尘，而且喷嘴的布置是半圆形的，所形成的的雾滴场不能将钻头研磨的同心圈紧密包裹，造成大量粉尘逃逸，所以降尘效果不理想。本文以贵阳地铁3号线花果园东站至花果园西站区间地铁隧道为背景，采用理论分析、现场测量、数值模拟、模型试验和现场应用相结合的方式，探明悬臂掘进机在地铁隧道分区掘进过程中产生的粉尘扩散规律，提出一种掘进机端头降尘装置以有效降低地铁隧道粉尘浓度。所做的主要工作如下： （1）通过测量现场掘进粉尘浓度并采集掘进粉尘以研究地铁隧道悬臂掘进粉尘浓度和粒径分布特征，结合FLUENT数值模拟软件，对风流场和工作面上、下分区掘进时产生的粉尘在隧道的轴向和径向扩散规律进一步探索，以探明粉尘污染对掘进机驾驶员和隧道后方工作人员的影响。 （2）通过模型实验平台对1.9 mm孔径的广角实心锥形喷嘴、1.8 mm孔径的标准实心锥形喷嘴、1.2 mm孔径的标准实心锥形喷嘴和1.6 mm孔径的精细实心锥形喷嘴四种喷嘴的雾化角、射程和流量等雾化特性以及全程雾化降尘率比选，并将综合降尘效率最好的喷嘴安装在U型降尘装置上进行后续研究。 （3）采用流体动力学（CFD）的数值模拟方法，探究U型喷雾装置所形成的雾滴场是否能紧密包裹截割头，在U型管上分别设置7、9和11个喷嘴，分析不同喷雾压力作用下雾滴场的包裹范围、喷雾浓度、雾滴速度和粒径，比选出综合降尘性能最好的喷嘴设置方式。 （4）通过现场应用，将综合降尘效率最好的喷嘴按照最佳喷嘴设置方式组成U型降尘装置，并测量开启该装置前后的粉尘浓度，分析总粉尘和呼吸性粉尘的降尘效率，以检验U型降尘装置的降尘效果。 |
| 作者： | 吴雄 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 刘宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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