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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (S2): 88-96.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.S2.007
周军伟
ZHOU Junwei
摘要: 针对高地温隧道施工过程中通风降温效果有限的问题,探究机械制冷与压入式通风系统协同作用下的降温机制及参数优化方法。以某典型高地温隧道工程为对象,结合现场测试与数值模拟,分析协同降温系统中送风温度、送风风量对掌子面环境温度的影响规律。首先,开展掌子面及隧道内多断面的环境温度监测,获取制冷机组运行前后温度分布及降温幅度;然后,基于非稳态流-热耦合模型构建多物理场数值模拟框架,系统评估不同制冷参数组合下的温度响应,拟合掌子面温度与送风风量、送风温度之间的定量关系。研究发现: 1)采用新型机械制冷机组可显著改善隧道热环境,掌子面区域温度由38.6 ℃降至29.5 ℃,降幅为23.6%;隧道整体平均降温7.0 ℃,降幅为18.4%。2)制冷机组的输出风量V与掌子面温度Ta呈上凹型二次函数降低关系,制冷机组的输出风温T与Ta呈线性负相关。3)基于高地温隧道控温要求,提出制冷机组输出风量V、输出风温T的参数组合,可稳定控制掌子面温度≤28 ℃,即当V=10 m3/s时,T≤14.7 ℃;当T=15 ℃时,V≥11.4 m3/s。综合考虑制冷效果和能源效率,确定制冷机组的最佳运行参数为T=18.8 ℃和V=30 m3/s。