[发明专利]一种隧道施工中独头通风管漏风率的获得模型及方法

说明书

本发明公开了一种在长距离隧道独头施工中风管漏风率的获得模型及方法。包括：获得通风软风管入口的初始风量、初始风压、风管横截面积、风管周长、空气密度；设定通风软管单位长度有一个漏风孔、漏风孔之间的距离；采用恒定总流的伯努利方程，确定漏风孔处的静压，根据流体力学孔口出流原理，获得漏风量；根据漏风孔上游软风管的风量和漏风孔的漏风量，通过质量守恒公式，确定漏风孔下游的风管风量；从风管的初始段向风管的末端计算风量和压力；最后获得漏风率。本发明结合风管的具体材质、进风口压力来确定风管漏风率，相较于采用厂家直接提供一个恒定的百米漏风率的方法，更加精确，获得结果的成本大大降低。

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其属于隧道施工中通风技术领域，特别涉及一种隧道施工中独头通风管漏风率的获得模型及方法。

背景技术

长距离隧道独头施工通风是制约施工进度和施工安全的重要因素之一，对掌子面提供足够的通风量能快速排出洞内因开挖产生的有害气体及粉尘、保证人体呼吸和机械运转所需要的新鲜风量，保障洞内良好的作业环境及施工人员的人身安全。而长距离独头施工通风中由于通风距离较长，其沿程风量损失较为严重，因此风管漏风率是影响长距离独头施工中掌子面处新鲜风量的主要因素之一。

风管漏风率表征了从隧道洞口处风机提供的风量通过风管到达掌子面前方风管末端时所剩余的风量大小。在独头施工通风系统设计中，一般先确定掌子面处所需要的新鲜风量，再通过风管漏风率可计算出隧道洞口处风机所提供的风量，据此来进行风机配置，所以通风风管的实际漏风率影响到风机选型，直接关系到掌子面前方的作业环境及施工人员的人身安全。但目前，在配置施工通风风机时，直接按照标称的风管漏风率进行计算需风量，对于长距离施工隧洞中采用的通风管，采用全尺寸模型试验的方法测试风管的漏风率。全尺寸模型试验，成本高，试验繁琐。风管材料均采用的是PE等有机材料编制，存在着空隙，产生漏风，对风管的漏风面积进行测试，通过测试的风管漏风面积，对风管漏风率进行计算，获得漏风量，可大大降低测试成本。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种在长距离隧道独头施工中风管漏风率的获得模型及方法。本发明要解决的问题是提供一种以更好地进行长距离隧道施工中独头通风设计的模型及方法。

本发明提供以下技术方案：

本发明针对隧道内采用软风管进行施工通风的隧道。隧道施工中独头通风管漏风率的获得方法，包括以下步骤：

①获得通风软风管入口的初始风量Q_n、初始风压p_n、风管横截面积A、风管周长C、空气密度ρ；其中：

初始风量Q_n，所述初始风量Q_n是进入风管入口总的风量，采用风管测试的对数线性法，由皮托管测得初始风量Q_n；

初始风压p_n，所述初始风压p_n是进入风管入口的风压，采用风管测试的对数线性法，由皮托管测得初始风压p_n；

风管周长C，采用量测的方法直接获得风管的周长；

风管横截面面积A，由实测或生产数据提供；

空气密度ρ，按照空气密度公式计算，

式中，ρ₀—0℃，压力为0.1013MPa状态下干空气的密度，单位kg/m³；p—绝对压力，单位MPa；t—空气温度，单位℃；p_b—温度t时，饱和空气中，水蒸汽的分压力，单位MPa；—空气相对湿度，单位％；

②设定通风软管每隔单位长度有一个漏风孔，两漏风孔之间的距离L，单位M；

③采用恒定总流的伯努利方程，确定漏风孔处的静压；