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基于风速安全系数的交通隧道瓦斯分级标准优化研究
庄俊1,2,赵树磊1,2,温斯逊1,2,郭亚林1,2,郭宗程1,2,郭春1,2,*
摘要: 针对现行交通隧道瓦斯分级标准中安全系数取值过大且与实际情况偏差显著的问题,提出以隧道断面风速最大值与平均值的比值作为风速安全系数,替代传统固定值,以优化分级标准的准确性。通过数值模拟方法,对6种不同断面面积的交通隧道在4种稳定回风风速工况下的通风流场进行分析,重点研究风速安全系数的空间分布规律及其与断面面积的关联性。研究结果表明:1)掌子面区域流场具有显著的非均匀特征,隧道通风流场可划分为涡流区、过渡区和稳定区3个区域,其中风速安全系数在靠近涡流区时呈现较大波动,随着与涡流区距离的增加而逐渐趋于稳定;2)基于稳定区风速安全系数的分布特征,提出按断面面积将交通瓦斯隧道划分为小断面(40~80 m²)、中断面(80~110 m²)和大断面(≥110 m²)3类,并分别推荐其安全系数取值为1.24、1.20和1.16;3)根据修正后的安全系数,明确了3类隧道微瓦斯、低瓦斯和高瓦斯工区的绝对瓦斯涌出量界限值,提出交通隧道瓦斯分级标准,可为瓦斯隧道设计与施工提供借鉴。