【摘 要】
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深埋长大隧道工程中,高地温热害问题是该类隧道工程中常面临的一种地质问题,隧道高地温会导致工程中出现质量、进度、安全等问题。所以有必要对隧道区域内温度分布特征进行研究,预测区域内的高温热害区段与热害程度,为隧道工程实际设计、施工提供理论指导与参考。本文以鲁朗隧址区的温度场及地温分布特征为研究对象,通过大量文献、资料深入了解区域地质背景,基于鲁朗隧道现场勘察资料,结合Landsat-8遥感影像,反演隧
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深埋长大隧道工程中,高地温热害问题是该类隧道工程中常面临的一种地质问题,隧道高地温会导致工程中出现质量、进度、安全等问题。所以有必要对隧道区域内温度分布特征进行研究,预测区域内的高温热害区段与热害程度,为隧道工程实际设计、施工提供理论指导与参考。本文以鲁朗隧址区的温度场及地温分布特征为研究对象,通过大量文献、资料深入了解区域地质背景,基于鲁朗隧道现场勘察资料,结合Landsat-8遥感影像,反演隧道区域地表温度,总结地表温度分布特征;分析隧址区实测钻孔温度数据,拟合钻孔数据并进行温度预测,得出隧道地温分布特征;采用ANSYS对鲁朗隧道的二维地质模型进行有限元分析,得到鲁朗隧道全里程段温度场与轨道沿线的温度变化曲线,进而判别高温热害区段。得到主要研究结果如下:（1）研究区地表温度分布特点通过运用大气校正算法,对Landsat-8卫星TIRS传感器所获得的冬、夏两季热红外遥感数据进行处理后得出:鲁朗隧道及周边区域的地表温度值,在不同的季节,存在明显的差异。冬季地表反演温度总体较夏季温度低,具体表现为:冬季时段,遥感区域大部分位置温度在10℃以下,而隧道里程范围内,地表温度均未超过20℃;夏季时段,大部分区域温度集中在15～25℃范围内。隧道里程内,均未超过30℃。地表温度层面,冬、夏两季隧道区域地表温度表现符合季节特点且不存在异常温度。（2）隧道研究区钻孔数据揭示出不同趋势的温度变化情况。从钻孔数据散点图中,可将其分为线性增长趋势与非线性增长趋势的两种温度—深度曲线。针对两种增长趋势的钻孔温度数据,本文运用以地温梯度法为基础的线性拟合方法与最小二乘法,对线性与非线性的温度数据分别进行拟合,得出各钻孔预测公式。经计算对比,得出线性拟合误差平均为5.95%,非线性拟合误差平均为4.77%,在一定深度范围内,可运用其进行温度预测。（3）通过将钻孔数据进行数字化处理后,对隧道轨底深度的地温场进行插值计算得出隧道高程处的温度分布特点。鲁朗隧道里程范围内,温度高于30℃里程段占隧道总长的19.32%。大于30℃的里程段位于隧道区域中部,该里程段两侧大、小里程区域内的温度值均以距离区域中部距离增大而降低的规律变化,越靠近隧道两端,温度越小。其中20～30℃里程占比约37.6%,温度在20℃以下的里程范围最大,约占隧道总长的43.4%。（4）通过运用有限元模拟计算软件ANSYS,在鲁朗隧道区域地质模型基础上,建立二维隧道温度场模型,并计算模拟出鲁朗隧道全里程段内具体的温度分布特征,得出隧道轨道沿线的温度变化曲线。有限元数值模拟结果显示,鲁朗隧道线路内,存一定程度的高地温热害现象。其中轨底温度最高温度值达37.2℃。以28℃作为是否存在热害问题的界定温度值,划分出两端存在轻微热害现象的里程段。当隧道内施工环境温度高于28℃时,对人员、器械、材料均会产生负面影响,需采取降温措施,控制温度以确保工程安全顺利进行。
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