寒区隧道最优防冻或防融轴线的确定方法技术

本发明专利技术公开的寒区隧道最优防冻或防融轴线的确定方法，通过考虑气温、非匀速通风、风向等因素计算得到隧道等效年平均气温，并确定了寒区隧道最优防冻或防融轴线。针对非多年冻土隧道和局部多年冻土隧道，以隧道等效年平均气温最高时的隧道轴线的方位角为隧道最优防冻轴线的方位角，这样可以最大程度保证非多年冻土不受冻；针对全多年冻土隧道，以隧道等效年平均气温最低时的隧道轴线的方位角为隧道最优防融轴线的方位角，这样可以最大程度保证多年冻土在一年之中温度最高时不融化。本发明专利技术填补了寒区隧道最优防冻或防融轴线设计的理论空白和技术空白，首次从隧道选线的角度提出了隧道防冻或防融的理论及方法，对寒区隧道的防冻或防融具有重大意义。冻或防融具有重大意义。冻或防融具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
寒区隧道最优防冻或防融轴线的确定方法


[0001]本专利技术涉及寒区隧道工程建设领域，具体是一种寒区隧道最优防冻或防融轴线的确定方法。

技术介绍

[0002]根据2011年出版的《青藏铁路冻土环境和冻土工程》，将寒区隧道划分为三种类型：非多年冻土隧道、全多年冻土隧道和局部多年冻土隧道，非多年冻土隧道指隧道两端洞口段为季节冻土，洞身段为非冻土；全多年冻土隧道指隧道两端洞口段为季节冻土，洞身段为多年冻土，或者隧道全长穿越多年冻土；局部多年冻土隧道指隧道两端洞口段为季节冻土，洞身段穿越多年冻土和非冻土。其中非多年冻土隧道是我国寒区隧道最常见的一种类型。非多年冻土隧道受气温、风速、风向和地下水等多种因素的影响，极易出现洞内路面结冰、衬砌开裂、衬砌漏水挂冰等冻害现象；而全多年冻土隧道受气温、风速、风向等因素的影响，多年冻土可能会融化，增大隧道围岩失稳的风险，严重影响隧道的正常运营。因此非多年冻土隧道和局部多年冻土隧道防冻以及全多年冻土隧道防融一直是目前研究的热点及难点问题。但目前寒区隧道的防冻、防融方法主要集中铺设保温层、隔热层等方面，均是在确定隧道轴线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.寒区隧道最优防冻或防融轴线的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、考虑非匀速通风和风向的隧道等效年平均气温的计算不考虑风向的隧道等效年平均气温T
m1
的计算方法：式中，T(t)为进入隧道的空气温度，v(t)为非匀速通风的风速，两者均随时间t变化；[t1,t2]为时间区间，至少为一年；将隧道洞口气象站监测的实时风向的方位角记为θ(t)，待确定的隧道轴线的方位角记为β，根据方位角的定义，规定以正北方向为0
°
，顺时针旋转为正，以风吹来的方向作为风向方位角θ(t)，以洞口指向洞内的方向作为隧道轴线的方位角β，两者的取值范围均为[
‑
180
°
,180
°
]；考虑风向、待确定的隧道轴线方位后，吹入隧道内的风速为：v
r
(t)＝v(t)cos[θ(t)
‑
β]，将v
r
(t)代入公式(1)，得到考虑风向、待确定的隧道轴线方位的隧道等效年平均气温T
m
的计算方法：当cos[θ(t)
‑
β)]的值大于或等于0时，隧道等效年平均气温T
m
按公式(3)计算：当cos[θ(t)
‑
β)]的值小于0时，风从一端进入隧道，对隧道另一端的影响分两种情况考虑：
①
对于中长隧道，考虑为风从一端进入隧道，对隧道另一端无影响，因此，v
r
(t)的取值采用以下公式(4)；
②
对于短隧道，考虑为不管风从哪一端进入隧道，对隧道两端的影响程度一致，因此，v
r
(t)的取值采用以下公式(5)：v
r
(t)＝|v(t)cos[θ(t)
‑
β]|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)对β按照0.01
°
的间隔在[
‑
180
°
,180
°
]范围内取值，计算出β的不同取值对应的隧道等效年平均气温T
m
；S2、根据等效年平均气温确定隧道最优防冻或防融轴线的方位角寒区隧道包括非多年冻土隧道、全多年冻土隧道和局部多年冻土隧道，分别确定非多年...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏才初，王升，林梓梁，杜时贵，徐晨，秦世康，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：