冰块降温在热带地区高地温隧道施工中的数值模拟研究——以海南省五指山公路隧道为例

隧道建设（中英文）

冰块降温在热带地区高地温隧道施工中的数值模拟研究——以海南省五指山公路隧道为例

朱宇^1,2，周佳媚^1,2,*，王帅帅³，李朗^1，2

（1. 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川成都 610031；2. 西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031；3. 中交第二公路工程局有限公司，陕西西安 710065）

出版日期:2020-11-24 发布日期:2020-11-24
作者简介:第一作者简介：朱宇（1996—），男，江苏徐州人，西南交通大学桥梁与隧道工程专业在读硕士，研究方向为隧道与地下工程设计与施工。E-mail：1220063985@qq.com。*通信作者：周佳媚，E-mail：tmzjm@home.swjtu.edu.cn。
基金资助:
基金项目：中国交通建设股份有限公司科技研发课题（2020-ZJKJ-ZDZX01）

Numerical Simulation of Ice Cooling in Tunnel Construction With High Geotemperature in Tropical Area-- Taking Wuzhishan Highway Tunnel in Hainan Province as an example

ZHU Yu ^1,2，ZHOU Jiamei^1,2,*，WANG Shuaishuai³，LI Lang^1,2

(1. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering, Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan, China;2. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan, China;3. CCCC Second Highway Engineering Co., Ltd., Xi′an 710065, Shaanxi, China)

Online:2020-11-24 Published:2020-11-24

摘要/Abstract

摘要： 热带地区高地温隧道施工时，冰块以其经济性和易获取等优点常用作辅助降温手段。为了解决冰块降温在使用时其用量和布置参数选取问题，以海南五指山特长公路隧道工程为背景，使用Fluent软件模拟通风和冰块降温下隧道温度场变化，分析冰块用量、布设位置两个因素对隧道纵向和掌子面温度场的影响，得出以下结论：（1）冰块布设位置前后5m左右范围内温度下降较为明显，且降温的范围随时间推移逐渐扩大。双侧布置各1.5m³冰块时，掌子面5m范围内温度最低为18 ℃左右，较未布置冰块时下降了10℃左右；稍远位置温度为23℃左右，较未布置冰块时下降了5~8 ℃。（2）对比只有通风降温的工况，1m³的冰块（双侧布置各0.5m³）可以降低掌子面温度6℃左右，在此基础上每增加1m³冰块用量，可多降低掌子面温度3℃左右。（3）相同冰块用量时，将冰块布设于风管出风口轴线上比双侧布置可多降低掌子面温度3~5 ℃，且持续降温效果更强。

关键词: 公路隧道, 冰块降温, 数值模拟, 热带地区

Abstract: In the construction of tunnels with high geotemperature in tropical areas, ice cubes are often used as an auxiliary means of cooling due to its economic and easy access. In order to solve the problem of selecting the quantity and layout parameters of ice cooling in use,based on the Hainan Wuzhishan extra-long highway tunnel project, this article uses Fluent to simulate the changes in the temperature field of the tunnel under ventilation and ice cooling, and analyzes the influence of two factors, namely the amount of ice and the placement position, on the longitudinal and tunnel temperature fields. The conclusions are as follows: (1) The temperature drop is more obvious within 5m before and after the ice block placement position, and the temperature drop range gradually expands over time. When 1.5m³ ice cubes are arranged on both sides, the lowest temperature within 5m of the tunnel surface is about 18℃, which is about 10℃ lower than when no ice cubes are arranged,；and the temperature at a further distance is about 23℃, which is about 5~8℃ lower than when no ice cubes are arranged. (2) Compared with the working conditions with only ventilation, 1m³ of ice cubes (0.5m³ on both sides) can reduce the temperature of the face of the tunnel by about 6℃. On this basis, every additional 1m³ of ice cubes can lower the temperature of the tunnel surface by about 3℃. (3) For the same amount of ice, arranging the ice on the axis of the air outlet of the air duct can lower the temperature of the tunnel surface by 3~5℃,which is more than that on both sides, and the effect of continuous cooling is stronger.

Key words: highway tunnel, ice cooling, numerical simulation, tropical area

朱宇, 周佳媚, 王帅帅, 李朗.

冰块降温在热带地区高地温隧道施工中的数值模拟研究——以海南省五指山公路隧道为例

[J]. 隧道建设.

ZHU Yu , ZHOU Jiamei, WANG Shuaishuai, LI Lang.

Numerical Simulation of Ice Cooling in Tunnel Construction With High Geotemperature in Tropical Area-- Taking Wuzhishan Highway Tunnel in Hainan Province as an example [J]. Tunnel Construction.

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