寒区高速铁路长大隧道温升问题研究

doi:10.3973/j.issn.1672-741X.2015.08.005

隧道建设（中英文） ›› 2015, Vol. 35 ›› Issue (8): 772-777.DOI: 10.3973/j.issn.1672-741X.2015.08.005

寒区高速铁路长大隧道温升问题研究

朱艳峰¹，吴亚平²，李文英³

（1. 广州番禺职业技术学院，广东广州 511483； 2. 兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州 730070；3. 天津铁道职业技术学院，天津 300240）

收稿日期:2015-03-13 修回日期:2015-06-02 出版日期:2015-08-20 发布日期:2015-08-24
作者简介:朱艳峰（1968-），女，山西五台人，2010年毕业于兰州交通大学，桥梁与隧道工程专业，博士，讲师，现从事桥梁与隧道工程教学与科研工作。
基金资助:
国家自然科学基金重点项目（51236003）；国家科技发展支撑计划项目（2014BAG05B05)

Study on Temperature Increasing in Long Tunnels on Highspeed Railways in Permafrost Regions

ZHU Yanfeng¹, WU Yaping², LI Wenying³

(1. Guangzhou Panyu Polytechnic, Guangzhou 511483, Guangdong, China; 2. School of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, Gansu, China; 3. Tianjin Railway Technical and Vocational College, Tianjin 300240, China)

Received:2015-03-13 Revised:2015-06-02 Online:2015-08-20 Published:2015-08-24

摘要/Abstract

摘要：

为了解决寒区高速铁路长大隧道由于列车运行导致隧道内环境温度的上升，从而对隧道安全运营产生不利影响的问题，针对多年冻土地区隧道围岩温度场具有导热与对流换热耦合边界并伴有相变的非稳态温度场的特点，联合应用有限体积法及有限单元法，进行围岩温度场的有限元分析。结果表明，对于寒区高速铁路长大隧道而言，列车的高速运行和特长隧道通风散热不畅所导致的隧道内热量集聚，将使隧道空间温度在未来几十年内缓慢上升，虽然数值不大；但引起了隧道周围冻土区温度场较大的改变，增大了冻土的融化范围，加深了地基土的融化深度，必将对隧道结构的稳定性及高速列车的运行安全造成不利影响。

关键词: 高速铁路, 长大隧道, 多年冻土, 温度场, 热融沉降

Abstract:

Due to the train running in the long tunnels on highspeed railways in permafrost regions, the temperature in the tunnels increases, which will jeopardize the safe operation of the tunnels. In the paper, finite element analysis is made on the temperature field of the surrounding rock of tunnels in permafrost region on basis of the properties of the temperature field and by means of finite volume method and finite element method. Conclusions drawn are as follows: 1)For long tunnels on highspeed railways in permafrost regions, the highspeed running of the trains and the insufficiency of the ventilation system of the long tunnels cause heat accumulation in the tunnels, in turn cause the temperature in the tunnels to increase slowly in the future decades; 2)Although the temperature increase is insignificant, it causes great changes in the temperature field of the permafrost soil around the tunnels; 3)In this way, the thawing scope of the permafrost soil is enlarged, the thawing depth of the permafrost soil is increased, and the stability of the tunnel structures and the operation safety of the highspeed trains are jeopardized.

Key words: highspeed railway, long tunnel, permafrost, temperature field, thaw subsidence

中图分类号:

U 455

朱艳峰，吴亚平，李文英. 寒区高速铁路长大隧道温升问题研究[J]. 隧道建设, 2015, 35(8): 772-777.

ZHU Yanfeng, WU Yaping, LI Wenying. Study on Temperature Increasing in Long Tunnels on Highspeed Railways in Permafrost Regions[J]. Tunnel Construction, 2015, 35(8): 772-777.

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寒区高速铁路长大隧道温升问题研究

Study on Temperature Increasing in Long Tunnels on Highspeed Railways in Permafrost Regions

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