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隧道建设(中英文) ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (S2): 284-289.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2021.S2.036
刘炜, 闫沁太, 李建斌*
(中铁高新工业股份有限公司, 北京 100070)
Research on Heat Transfer Model of Tunnel Surrounding Rock and
Effect of Thermal Insulation Layers
LIU Wei, YAN Qintai, LI Jianbin*
摘要: 目前,主要隧道围岩传热计算方法缺乏对含衬砌围岩的传热过程进行研究,根据导热微分方程和傅里叶定律,尝试建立无衬砌层和有衬砌层2种条件下的围岩一维稳态传热解析算法,分析围岩导热系数(λy)、岩壁与空气换热系数(hy)、隧道当量半径(rw)、调热圈半径(ro)、围岩初始温度(to)隧道内空气温度(tf)等参数对隧道内壁的温度(tw)的影响规律。研究表明: 1)无衬砌环境下,各个因素对tw的敏感度从大到小依次为tf、to、λy、hy、rw、ro; 2)调热圈半径对tw的影响非常小,设定为100 m和3 000 m时引起的tw变化不超过12%; 3)相比无衬砌层,衬砌层外壁温度小幅升高,衬砌层内壁温度小幅下降,原因是衬砌层的导热系数λc低于λy; 4)增加隔热层有利于降低隧道内壁温度,采用导热系数为0.025 W/(m·℃),厚度为11 cm的聚氨酯隔热层,可降低隧道内壁温度10%以上; 5)增加隔热层厚度对降低隔热层内壁温度的边际效应是递减的。