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砂泥岩隧道悬臂掘进机施工粉尘扩散规律及其控制研究
| 论文题名： | 砂泥岩隧道悬臂掘进机施工粉尘扩散规律及其控制研究 |
| 关键词： | 砂泥岩隧道;悬臂掘进机施工法;粉尘;扩散规律;表面活性剂 |
| 摘要： | 近年来，城市道路发展向着地下空间拓展，可以有效解决城市地面交通拥堵问题。受限于城市地下施工有振动大、扰动大、噪音大等问题，原本适用于矿山施工的悬臂掘进机施工法得以运用。悬臂掘进机工作时会伴随大量粉尘产生，对隧道内的作业环境和人员健康造成严重威胁。如何有效地降低粉尘成为了全新的研究课题。因此对隧道内风流场、粉尘运移扩散规律进行研究和表面活性剂复配，探索以洞内干式通风除尘为主，洞口喷雾降尘为辅的综合粉尘控制方法。 本文以砂泥岩为主的红石路隧道作为研究对象，对流体理论进行学习，利用流体模拟软件、现场实地调研测量和等比模型试验等方法，对施工隧道风流场和粉尘分布情况进项研究，对表面活性剂表面张力和喷雾除尘实验进行除尘液的配置，研究内容如下： （1）基于气固两相流理论，以Comsol软件为数值模拟平台，研究了在实际施工条件下隧道内的风流场情况。结合隧道内的粉尘分布情况得出，风流场内的射流、回流、涡流都会影响粉尘的运移：风速较大气流会裹挟粉尘一起移动，可有效的降低区域粉尘浓度；风速一般的气流会使粉尘克服重力影响，悬置于空中；风速较低的气流对粉尘无明显影响，粉尘受重力自然沉淀。 （2）研究单一压入式风机工况下的施工隧道，探索简单风流场中的粉尘分布规律，进一步论证风流场对粉尘的影响。以压入式风机的空间位置、风速、距掌子面距离为参数进行模拟，得出压入式风机位于拱肩，靠近尘源且保持一定位置时，射流会裹挟粉尘快速朝洞口扩散，隧道内环境最佳。其中风速为14m/s、距掌子面10m时，通风除尘效果最佳。 （3）基于最优压入式风机工况，研究抽风机的最佳空间位置以增强通风除尘效率。模拟发现抽风机与压入式风机等高且接近尘源点时，掌子面前会形成强大1时，U型气流强度越大，为指导和优化通风物理除尘、改善隧道环境提供参考依据和指导意义。 （4）研究喷雾降尘机理，测定表面活性剂的表面张力，得出多数活性剂在质量分数为0.05%时对粉尘的湿润能力最佳。阴离子加非离子的表面活性剂复配液的walker湿润性实验效果最好，在喷雾降尘实验中降尘效率提高了68%，为施工喷雾降尘提供了除尘剂配置方案。 |
| 作者： | 滕伟 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 黄锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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