双向掘进隧道游离SiO2粉尘扩散规律模拟与分析

为研究双掘进面施工隧道内游离SiO_2粉尘浓度演化特征与扩散规律,获取通风系统的合理设计参数,以斗篷山隧道为研究背景,利用Ansys-CFD有限元计算流体力学软件离散项模型对双向掘进隧道安装除尘设备前、后粉尘扩散轨迹及不同时间周期内粉尘浓度分布特点进行数值模拟,并对模拟结果与现场实测数据进行对比分析.结果表明:(1)衬砌台车对粉尘的扩散具有明显的阻碍效应,台车两侧游离SiO_2粉尘浓度值出现了明显的分界.(2)单纯压入式通风条件下,部分高浓度游离SiO_2粉尘在非爆破端循环停留时间较长,通风一段时间后少量高浓度的游离SiO_2粉尘穿过台车在非爆破端循环停留形成簇团效应,未进入斜井进行排放.(3)压入式通风设备和除尘系统联合作业后,非爆破端游离SiO_2粉尘浓度趋于0,联合作业900 s后,隧道正洞与斜井内游离SiO_2粉尘浓度基本降至8 mgm~3以下,达到规范要求.研究显示,采用离散项模型对双工作面施工隧道内游离SiO_2粉尘浓度演化特征与扩散规律的模拟是可行的.压入式通风设备与除尘系统联合作业条件下游离SiO_2粉尘快速进入斜井进行排放,隧道施工作业区内游离SiO_2粉尘浓度在短时间内大幅下降,通风过程中粉尘运行轨迹几乎不涉及隧道非爆破端,减少了对非爆破端的污染.     

施工隧道通风位置与污染物浓度场演化特征关系分析

以东木岭三级水电站新建III号引水隧道为研究背景,在通风管出风口不同位置,采用相关监测仪器对施工作业区内风速风向、粉尘、CH_4、CO、SO_2及H_2S气体浓度值进行采集,并对气固两相污染物浓度场的演化特征进行分析。研究表明:通风管出口位于隧道壁面一侧时,施工作业区内气流流场紊乱,通风2 400 s后粉尘浓度峰值降低至20.59 mg/m~3;通风管出口位于隧道拱顶中央时,施工作业区内气流流场相对稳定,通风2 400 s后粉尘浓度峰值降低至9.97 mg/m~3;台车上部高浓度CO、SO_2分布较集中,台车对有害气体的阻碍效应小于粉尘;相同通风时段内,通风管出口位于隧道拱顶中央时粉尘和气体浓度值降低速率较高,尤其在通风1 800～2 400 s时段内,浓度值降低速率十分明显。     

常村煤矿综掘面合理除尘方式选择及其应用

为了合理选择常村煤矿综掘面除尘的通风方式,本文根据煤矿中常用的通风方式和气固两相流的理论,利用fluent非稳态的数值模拟方法来模拟压入式和长压短抽两种不同通风方式下常村煤矿掘进面粉尘的运移规律以及司机处粉尘浓度分布,并进行了现场实测验证。结果表明:对于粉尘运移模型,采用非稳态的求解器要比稳态的求解器更加精确;在长压短抽通风方式下,涡流对粉尘运移影响较大,可以通过调整风速和除尘风机的负压来减小涡流的影响区域;采用长压短轴的通风方式比压入式通风方式在数值模拟情况下,前者比后者掘进机前部的粉尘浓度降低了22.2%,通过现场实测得到其降低了31.6%,巷道中部粉尘的平均浓度可由508mg/m3下降到185mg/m3,降幅为63.6%,表明长压短抽通风方式数值模拟和现场实测都要优于压入式通风方式;此外,需要在掘进机的前面和回风侧增加除尘措施,以确保司机处的粉尘浓度符合标准。     

基于移动监测的隧道内部PM_(2.5)与PM_(10)质量浓度分布研究

以上海市5条隧道为研究对象,采用车载移动监测的方式监测记录各条隧道沿程颗粒物(PM_(2.5)和PM_(10))的质量浓度,结合隧道自身特点,探究隧道内部颗粒物分布规律和成因。结果表明:隧道内颗粒物质量浓度分布主要与隧道自身的通风方式、结构特点和通过的车辆及其形成的活塞风有关。通过平行比较5条隧道的通风效果,发现翔殷路隧道通风效果较好,人民路隧道北线污染较为严重。     

城市道路及隧道空气中元素汞分布特征的研究

近年来随着城市交通基础建设的发展,汽车保有量的大幅增加,化石燃料的燃烧也随之增加,城市空气质量面临新的挑战。其中,大气汞污染受到越来越多的关注。文章利用Lumex RA-915和多功能汞分析仪,应用原位检测方法在隧道行车中和道路旁2 m远处,测定了城市隧道及道路周边空气中的元素汞的分布,初步研究了地面交通汞排放对周边环境中元素汞分布的特征的影响。结果表明:隧道内各点的大气汞浓度变化较小,并与通风情况有关;当隧道外自然风风速较大时,隧道内外大气中元素汞浓度均明显降低,从10~17ng/m3降低到4~8 ng/m3。地面道路旁大气元素汞的分布随汽车行驶状况、温度和昼夜变化而变化。中午大气中汞浓度较低,而傍晚较高;从白天至晚上呈上升趋势,从10.8 ng/m3和16.4 ng/m3升高到15.7 ng/m3和19.4 ng/m3;气温越高,大气中的汞浓度也越高;路口汽车怠速时汞浓度较高。因此,应加大交通排放对城市大气汞污染贡献的关注。     

地下水封洞库分层施工工作面污染物扩散规律的数值模拟研究

为保障超大断面地下水封洞库群内的施工环境,提高施工通风效率,依托某石油储备地下水封洞库群工程,以超大断面地下水封洞库分层施工为研究对象,采用三维数值计算方法对地下水封洞库超大断面施工通风管的竖向位置以及距离掌子面的水平距离对工作面污染物浓度分布的影响进行了数值模拟研究。结果表明:地下水封洞库分层施工过程中,通风管竖向位置高于工作面时会导致部分新鲜风直接从上层区域流出,且通风管的竖向位置与工作面齐平时通风效果最好;污染物的排放速率随着通风管距离掌子面水平距离的增大呈现先增大后减小的变化规律,将通风管布置在距离掌子面水平距离为15 m时可获得最佳的通风效果。     

扬子江隧道公交车通行能力的仿真分析

南京长江大桥的封闭施工将导致部分公交车汇入扬子江隧道并增加隧道中车流量,从而导致汽车尾气中一氧化碳排放量增加。为探究扬子江隧道原通风设计能否有效稀释增加的一氧化碳,利用FLUENT软件对公交车通行量可行性进行了仿真分析,仿真模拟得到交通堵塞情况下隧道中流场速度矢量图和不同公交车占有率下的一氧化碳体积浓度分布云图。结果表明:隧道以车顶高度为界可分成射流区和回流区,回流区一氧化碳体积浓度远高于射流区;一氧化碳体积浓度随公交车占有率增加而升高,并在公交车尾回流区聚集,局部区域长时间超过30%的公交车占有率会使车载人员产生不适感甚至中毒症状。     

新建隧道近接上穿对既有盾构隧道纵向变形的影响

新建隧道近接上穿将诱发下卧盾构隧道隆起变形,预测既有盾构隧道位移发展对近接上穿施工控制和既有盾构隧道保护具有重要意义。基于两阶段法,提出新建隧道近接上穿引发既有盾构隧道纵向位移解析解;通过可考虑环间接头弱化的非连续盾构隧道模型模拟既有盾构隧道,采用Riftin地基考虑盾构隧道-土层相互作用,同时通过Mindlin经典解得到新建隧道开挖卸载应力,并作用于既有盾构隧道之上,建立新建隧道上穿作用下既有盾构隧道纵向变形解答;通过将杭州圆形顶管隧道上穿既有地铁1号线、上海地铁8号线隧道上穿既有地铁2号线两个工程案例实测值与本文方法和常用Euler-Bernoulli(EB)等效连续梁模型计算结果进行对比,验证本文方法的合理性。研究结果表明：本文方法和EB连续梁模型预测的隧道纵向位移均接近实测值;本文方法预测的隧道弯矩和接头张开量均大于EB连续梁模型;但EB等效连续梁模型预测的纵向位移曲线整体呈现为光滑连续,而本文方法预测的位移曲线是由一系列短直线连接而成,在接头处存在“尖点”。     

基于气体-颗粒两相流模型的燃煤电厂粉尘运动规律预测

为了降低电厂粉尘污染,保护室内操作人员的身体健康,从产生粉尘漂浮运动的机理出发,采用数值模拟方法,通过建立煤粉颗粒的释放模型、沉降模型以及气体-颗粒两相流物理模型,对厂房内治理前、后的粉尘流动和分布情况进行了模拟分析。结果表明:通过合理调整厂房通风位置,可以有效降低现场粉尘浓度;工作人员采用合适的操作方式和选择合适的位置,可有效降低受污染影响的程度。此外,粉尘的运动规律预测可以为粉尘治理提供参考。     

ESP电场粉尘浓度分布及高浓度区粉尘强制收集技术的研究

为了进一步提高电除尘器收尘效率以满足日益严格的国家排放标准,提出了电除尘器高浓度区粉尘强制收集技术.通过建立电场粉尘传输数学模型和对实测断面粉尘浓度分布曲线进行回归,分别得到了理论和实际电场粉尘浓度分布公式.结果表明,电场中粉尘浓度分布与断面位置有关.电场中每个断面上从电晕线到收尘极板质量浓度逐渐提高,极板附近存在高质量浓度粉尘区.在极板末端收尘板两侧加装等速吸风口,将极板附近的粉尘气流加以强制收集并采用袋式除尘器进行净化或循环至入口进行二级处理,可以显著提高电除尘器的收尘效率,降低极板振打引起的粉尘飞扬造成的粉尘流失.利用流函数对吸风口流场分析并根据实测的断面粉尘浓度分布可得到吸风口宽度与收尘效率的数值关系.粉尘强制收集技术是电除尘技术领域中的一项创新.采用该项技术既可以对运行中的电除尘器加以改造,又可以在电除尘器的设计中加以实施.