[发明专利]一种未开挖条件下高地温隧道原岩温度的预测方法

说明书

本发明提供了一种未开挖条件下高地温隧道原岩温度的预测方法，该预测方法利用地质演化形成的高程不同地表温度不同、地层岩石的地温梯度和不同点岩体温度差的导热作用，在两个自主研发公式协助下比较准确的计算出高地温隧道相应范围内各测点的原岩温度，解决了以往方法的预测不准确问题，通过原岩温度分布图可以提前采取热害防治措施，达到了作业人员的劳动卫生要求，为高地温隧道热害治理和科学施工提供技术支持，保障了高地温隧道安全快速施工。

技术领域

本发明属于隧道原岩温度预测技术领域，尤其涉及到一种未开挖条件下高地温隧道原岩温度的预测方法。

背景技术

在高地温隧道施工中，隧道内的高温热害不仅恶化作业环境，降低劳动效率，甚至危害作业人员身体健康，造成安全事故。因此隧道内高温热害治理时需要确定热害的来源以及温度大小，以便在施工中采取相应的降温措施，保证隧道内环境温度达到规范要求的作业标准，为隧道安全快速施工奠定基础。

围岩散热是高地温隧道热害的主要来源之一，围岩散热量的大小直接取决于未开挖条件下围岩的原始温度，因此对未开挖条件下高地温隧道原始围岩温度的准确预测可以为隧道热害治理提供科学施工依据。

在以往的隧道原始围岩温度预测中，通常采用的方法是进行大量的地面钻孔，然后测量各钻孔的底地温，通过各测试点的地温连线得出相应孔深的原始围岩温度。由于受到钻孔数量的限制以及未考虑地表沟谷、山峰的影响，直接连线所预测的未开挖条件下高地温隧道原始围岩温度具有明显的特殊性，不能准确反映隧道相应范围内原始围岩温度。尤其是在隧道开挖揭示后其原始岩温预测不准确引发隧道内高温热害，需要停工再采取措施进行热害处理，影响隧道施工工期。

发明内容

为科学预测高地温隧道的原岩温度，本发明提供了一种未开挖条件下高地温隧道原岩温度的预测方法，该预测方法利用地质演化形成的高程不同地表温度不同、地层岩石的地温梯度和不同点岩体温度差的导热作用，比较准确的计算出高地温隧道相应范围内各测点的原岩温度，为高地温隧道热害治理和科学施工提供技术支持，以保证高地温隧道安全施工。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种未开挖条件下高地温隧道原岩温度的预测方法，该预测方法使用到公式1和公式2且公式1和公式2均已录入计算机计算程序中，该预测方法还利用了谷地地理信息系统，将谷地地理信息系统简称为X系统，其中公式2就是X系统与高地温隧道施工图对比调整误差而建立的数学模型公式，给定高地温隧道的长度为Lkm；

公式1是：α_i＝(T_i-T_恒)/(H_i-H_恒)；

在公式1中：H_i是测温点之深度m，α_i是在H_i深度时的岩石温度梯度℃/m，T_i是在H_i深度时所测岩温℃，T_恒是恒温带岩温℃，H_恒是恒温带深度m；；

公式2是：T＝T₀+α'Laz+(α-α')[z-ht)+azD-z)]；

在公式2中，T是未开挖条件下高地温隧道计算点的原岩温度℃，T₀是高地温隧道相应海拔高度上当地的地表面温度℃，α'是高地温隧道当地的地表面温度梯度℃/m，L是未开挖条件下高地温隧道计算点的山体抬升高度m，α是初始状态下岩石温度梯度℃/m，z是未开挖条件下高地温隧道计算点的埋深m，h(t)是地形修正参数,t是高地温隧道区域内的地质演化时间s，k是高地温隧道区域内的温度扩散系数m²/s，D是未开挖条件下高地温隧道的最大埋深m；其特征是：