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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (7): 1272-1285.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.07.004
刘文俊1, 2, 凌同华1, 蒋望涛1, 江永志1, 谭嘉诺1
LIU Wenjun1, 2, LING Tonghua1, JIANG Wangtao1, JIANG Yongzhi1, TAN Jianuo1
摘要: 寒区隧道冻害现象对工程结构稳定及运营安全构成了显著威胁,为探寻高效节能的保温方法,实现冻害的有效防治,基于离壁式保温法,充分利用空气的低导热性,建立一种全方位被动保温防冻基础模型,并提出配套的主动供暖措施,组成多种被动防寒与主动供暖相结合的防冻方法; 对其涉及的多场耦合进行理论分析,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,对比探究相关被动-主动耦合防冻的节能保温性能,并据此提出一种融合被动防寒与主动供暖优势、实现二者协同增效的防冻方法。研究表明: 1)向离壁式空气层中通入速度0.5 m/s、温度1 ℃的热空气可避免仰拱上部衬砌冻害发生,隧道中部如有正积温空气,可直接引入使用,节能有效; 2)在中空保温结构管空气层中敷设线功率1.1 W/m的加热电缆,可保证管道水不冻结,相较于直接敷设加热电缆的节能效率达94.5%,同时避免了管道内部水对加热电缆的影响; 3)仰拱衬砌与保温层之间敷设的横向加热电缆最佳间距为2 m,拱脚设纵向辅助加热电缆可快速达到防冻效果。