寒区有隔热层的圆形隧道温度场解析解  

Analytic Solutions for the Temperature Fields of a Circular Tunnel with Insulation Layer in Cold Region

作　　者：张耀[1,2] 何树生[1] 李靖波[1] 

机构地区：[1]中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室,甘肃兰州730000 [2]兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070

出　　处：《冰川冻土》2009年第1期113-118,共6页Journal of Glaciology and Geocryology

基　　金：中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3-SW-351);国家自然科学基金项目(40730736)资助

摘　　要：在多年冻土地区修建隧道,会影响到多年冻土的热稳定性,目前一般采用在隧道衬砌中设置隔热层的方法来防止冻土围岩融化.根据隧道现场实测的气温资料,考虑正弦曲线规律变化的对流换热边界条件,建立了一次衬砌、隔热层、二次衬砌及围岩4层结构的圆形隧道热传导方程.运用微分方程求解方法和贝塞尔特征函数的正交和展开定理,对4个热传导方程进行了求解,得到隧道一次衬砌、隔热层、二次衬砌及围岩4层结构温度场的解析解,将计算结果与现场实测结果进行比较,吻合良好.计算结果还表明,在衬砌中铺设厚5 cm、导热系数为0.03 W.m-1.℃-1的隔热层可以保证风火山隧道围岩不发生季节性融化.该解析解可用于验证其它数值方法的计算结果,也便于工程设计人员和施工人员对同类寒区隧道进行温度场的计算,因而具有一定的工程应用价值.The thermodynamic stability of permafrost will be influenced when a tunnel built into the permafrost.In order to keep the surrounding rock of tunnel from thawing,the usual measure is to place an insulation layer between the linings.According to the in-situ observed air temperatures of the tunnel,taking into account the convection boundary condition of air temperatures changed with sinusoid,the governing differential equations of heat conduction of the first lining,the insulation layer,the second lining and ...

关 键 词：寒区隧道 隔热层 解析解 温度场 

分 类 号：U451.2[建筑科学—桥梁与隧道工程]