为了深入探究高寒隧道保温层敷设方式及其设计参数优化的问题,以高寒高海拔特长珠角拉山隧道工程为背景,通过数值模拟重点研究了保温层敷设方式、设计厚度及导热系数参数的选择,并讨论了当地气温变化与保温层设计参数的关系.研究结果表明:在寒区隧道保温层设防区段,贴壁式敷设方式最佳;随着保温层厚度的增加,洞内冷空气影响范围逐渐减小,调热圈径深随保温层厚度变化的趋势用公式表达为f(xh)=3.039e-0.2809xh+13.8e-0.009322xh;基于调热圈径深随保温层厚度增加的变化速率曲线及隧道结构安全,建议保温层厚度设计为5～10 cm;随着保温材料导热系数的增大,洞内冷空气影响范围逐渐增大,调热圈径深与导热系数关系趋势用公式表达为f(xλ)=15.47e0.2874 xλ-3.829e-39.05 xλ;基于调热圈径深随导热系数变化速率曲线及隧道结构安全,建议保温材料导热系数取0.020～0.035W·(m·K)-1;在假定保温层厚度为5cm,导热系数为0.0222W·(m·K)-1,通风时间4个月的情况下,只有当洞内气温大于-15℃时才能保证支护结构和围岩不受冻害影响.研究成果可为川藏铁路建设提供指导作用.
道路工程 公路隧道 数值模拟 高寒高海拔 保温层 敷设方式 参数优化