基于材料热参数试验的负温隧道温度场分析

摘要

针对亚洲首例既有隧洞改扩建四季越野滑雪隧道温度场问题，该文在HOTDISK法研究隧道材料导热系数基础上，分别采用有限元和多层圆筒传热理论建立了不同防护工况的稳态传热模型，分析负温隧道温度场分布特征，研究各因素的影响规律及敏感性。结果表明：隧道冻结将影响隧道结构的材料性能；在冻结状态下，饱和岩样及混凝土导热系数比融化状态高8%～20%；防护工况相对未防护工况热阻增加近9倍，热流量降为1/10；各层材料热阻分量与其导热系数成反比例关系，与保温层厚度近似呈对数关系增长；隧道温度场与围岩导热系数及空气层厚度呈近似对数关系，与衬砌导热性相关度低，随保温材料导热系数增大，保温效果迅速降低；影响隧道温度场分布的主要因素是保温层厚度、保温层导热性、围岩导热性，可在空气层设置间隔以降低对流传热的影响，并在衬砌内采用主动加热技术防止隧道结构的冻结。

关键词

滑雪隧道 / 负温度场 / 多层圆筒传热模型 / HOTDISK法 / 保温措施