亭子口灌區(qū)工程高瓦斯特小斷面隧洞通風(fēng)研究

0 引言

川中地區(qū)油氣地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，具備須家河組、自流井組、千佛崖組等多套生烴能力良好的地層條件，存在溝通深部烴源巖的斷裂構(gòu)造，背斜構(gòu)造發(fā)育，區(qū)內(nèi)蓋層巖性為泥巖，形成了一套有利于淺層天然氣生成、運(yùn)移、積聚的地質(zhì)體系，可能導(dǎo)致隧洞在建設(shè)過(guò)程中因淺層天然氣積聚而發(fā)生燃燒事故[1-3]

針對(duì)隧洞瓦斯防治問(wèn)題，目前較為有效的手段之一是通風(fēng)，做好隧洞（道）通風(fēng)工作不僅可以不斷送入新鮮空氣保障施工人員正常呼吸，還能有效排出隧洞（道）內(nèi)瓦斯氣體，減小瓦斯氣體積聚的可能性，達(dá)到稀釋瓦斯氣體的目的[4]。國(guó)內(nèi)已有學(xué)者對(duì)不同地質(zhì)條件下的隧洞（道）施工通風(fēng)進(jìn)行了研究。張磊等[5]應(yīng)用RNG k-ε 雙方程湍流模型，利用SIM-PLE求解方法對(duì)不同風(fēng)速條件下施工通風(fēng)進(jìn)行仿真模擬，當(dāng)斷面風(fēng)速大于 0.5m/s 時(shí)，可保證隧道氣流達(dá)到完全紊流狀態(tài)，明顯消除隧道拱頂瓦斯積聚現(xiàn)象。胡代清等[基于大渦模擬（LES）數(shù)值方法，建立了長(zhǎng)隧洞施工中空氣流動(dòng)及不同氣體組分輸運(yùn)的數(shù)值仿真模型。朱學(xué)賢等7根據(jù)國(guó)家和水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合滇中引水工程香爐山隧洞現(xiàn)場(chǎng)施工方法，優(yōu)化了隧洞通風(fēng)和防塵控制標(biāo)準(zhǔn)。劉震等提出了考慮復(fù)雜長(zhǎng)豎井引水隧洞施工通風(fēng)特點(diǎn)的歐拉兩相流數(shù)學(xué)模型，對(duì)施工通風(fēng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬研究，并用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了模型可靠性。楊漢銘等對(duì)貴州某水利樞紐隧洞施工中發(fā)生的瓦斯突出情況，采取了超前鉆孔、瓦斯抽排和灌漿封堵等措施，確保了現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量和安全。劉春等1利用Flunet軟件建立力學(xué)分析模型，研究壓入式通風(fēng)下超大斷面瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速變化規(guī)律，以及風(fēng)筒安裝位置對(duì)瓦斯?jié)舛葦U(kuò)散的影響情況。

綜上，目前針對(duì)隧洞（道）瓦斯通風(fēng)的研究主要集中在斷面面積較大的交通隧道或是水工尾水隧洞，利用流體力學(xué)類數(shù)值模擬軟件對(duì)通風(fēng)效果進(jìn)行研究，以得到瓦斯?jié)舛葦U(kuò)散或風(fēng)流分布規(guī)律等，但對(duì)于水工特小斷面隧洞通風(fēng)的研究還比較少。

與交通隧道相比，通常情況下水工隧洞斷面面積更小，尤其是特小斷面隧洞斷面面積往往小于 10m² ，具有施工空間小、風(fēng)筒直徑受限等問(wèn)題，更不容易將瓦斯氣體排出。由于斷面面積大小差異，隧洞（道）空間內(nèi)風(fēng)流和瓦斯氣體運(yùn)動(dòng)分布規(guī)律也會(huì)有明顯不同，而特小斷面隧洞更容易造成瓦斯氣體的積聚，對(duì)于瓦斯氣體的排出和濃度稀釋不利[11-12]，受到瓦斯氣體威脅更大。因此，為保障高瓦斯特小斷面水工隧洞安全施工，有必要研究其風(fēng)流和瓦斯分布規(guī)律。

本文依托亭子口大型灌溉工程典型高瓦斯特小斷面水工隧洞，通過(guò)CFD數(shù)值模擬軟件，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析特小斷面水工隧洞空間內(nèi)風(fēng)流和瓦斯分布規(guī)律，根據(jù)所得出的結(jié)果，提出針對(duì)特小斷面水工隧洞瓦斯氣體防治的工程措施，以提高工程施工的安全性。

1 工程簡(jiǎn)介

亭子口灌區(qū)工程是國(guó)務(wù)院確定的172項(xiàng)重大水利工程之一，涉及四川省廣元、南充、廣安、達(dá)州4市13個(gè)縣（區(qū)），包括隧洞72座（含施工支洞），隧洞洞徑為1.8～7.5m ，隧洞埋深為 16～312m ，隧洞的長(zhǎng)度為55.43～9729.55m_? 。隧洞群主要穿越白堊系和侏羅系地層，出露地層巖性以砂巖、粉砂巖和泥巖為主，巖層緩傾，發(fā)育寬緩隔檔式褶皺，局部斷裂構(gòu)造較發(fā)育，為典型紅層地質(zhì)條件。工區(qū)含油氣構(gòu)造主要為有利于油氣儲(chǔ)存的背斜構(gòu)造，其中九龍山背斜、儀隴背斜、雙河場(chǎng)背斜及營(yíng)山背斜等最具代表性。

本文選取亭子口灌區(qū)工程新廟子隧洞進(jìn)行通風(fēng)研究。新廟子隧洞為城門(mén)洞型，開(kāi)挖方式為獨(dú)頭掘進(jìn)，風(fēng)筒采用硬質(zhì)材料，風(fēng)機(jī)功率為 37kW ，風(fēng)機(jī)額定功率條件下風(fēng)筒送風(fēng)量為 14000～16000m³/min 。新廟子隧洞開(kāi)挖斷面面積為 3.2m² ，為特小斷面隧洞（表1），隧洞總長(zhǎng)度 1905m ，最大埋深 129m ，穿越侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組粉砂質(zhì)泥巖和砂巖。地質(zhì)構(gòu)造上，新廟子隧洞位于儀隴背斜東北翼，洞身圍巖等級(jí)以V級(jí)為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，施工過(guò)程中檢測(cè)到掌子面瓦斯最高濃度超0.8% 。

2 數(shù)值模型建立

2.1 數(shù)值模擬軟件簡(jiǎn)介

CFD軟件通過(guò)前處理對(duì)流體區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，賦予模型初始條件、邊界條件、求解模型和一系列松弛因子后求得近似解，后處理則為處理各種定性和定量的結(jié)果。

2.2 模擬計(jì)算假定

（1）瓦斯隧洞內(nèi)風(fēng)流的馬赫數(shù)低于0.3，將其視為三維黏性不可壓縮氣體。

（2）能量守恒。選取的隧洞最大埋深為 151m ，并且不存在地溫異常，隧洞與外界溫度幾乎一致，因此假定隧洞壁面絕熱，隧洞內(nèi)流體服從能量守恒定律。

（3）隧洞內(nèi)流場(chǎng)的雷諾數(shù) Regt;1×10⁵ ，屬于湍流狀態(tài)。隧洞風(fēng)筒均采用硬質(zhì)材料，風(fēng)筒出風(fēng)口處風(fēng)流的速度均勻且各向同性，風(fēng)流方向垂直于風(fēng)筒口射向掌子面。

（4）隧洞內(nèi)有害氣體為瓦斯，假定瓦斯涌出點(diǎn)為掌子面拱底中心。

2.3 邊界條件

根據(jù)水工隧洞實(shí)際輪廓大小建立長(zhǎng) 100m 的隧洞模型，通風(fēng)時(shí)間為 5min 。數(shù)值模擬的邊界條件如下。

（1）進(jìn)口邊界條件。風(fēng)筒出風(fēng)口采用速度入口邊界，風(fēng)流方向垂直管口射向工作面。（2）出口邊界條件。隧洞出口采用自由出流邊界條件。（3）壁面邊界條件。隧道內(nèi)所有壁面均定義為墻壁面絕熱無(wú)滑移邊界條件。粗糙高度和粗糙系數(shù)分別設(shè)置為0.03和0.5。（4）瓦斯源項(xiàng)。掌子面設(shè)置為質(zhì)量流入邊界，掌子面拱底中心處為瓦斯涌出的質(zhì)量源項(xiàng)。隧洞掌子面絕對(duì)瓦斯涌出量為 1.5m³/min 。

計(jì)算模型中各參數(shù)結(jié)合工程實(shí)際情況綜合取值，見(jiàn)表2。

3數(shù)值模擬結(jié)果分析

對(duì)所選取的特小斷面瓦斯隧洞通風(fēng)效果進(jìn)行模擬，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，分析風(fēng)流分布和瓦斯?jié)舛葦U(kuò)散的規(guī)律，探究特小斷面隧洞通風(fēng)效果。

3.1 隧洞風(fēng)流分布情況

圖1＼～2顯示，風(fēng)流流出風(fēng)筒出風(fēng)口后逐漸偏轉(zhuǎn)方向，斜向掌子面下部射流，與掌子面撞擊后風(fēng)流轉(zhuǎn)為貼壁射流。風(fēng)流在轉(zhuǎn)角處上方以弧形的流線通過(guò)后緊貼洞底流動(dòng)，轉(zhuǎn)角區(qū)內(nèi)部無(wú)氣流通過(guò)。緊貼洞底運(yùn)動(dòng)的氣流受到隧洞空間限制、洞壁和風(fēng)筒壁面的阻礙、風(fēng)筒出風(fēng)口壓力的影響后發(fā)生有旋流，氣流斜向洞外運(yùn)動(dòng)，垂直洞頂運(yùn)動(dòng)，斜向掌子面運(yùn)動(dòng)，在掌子面前方形成規(guī)模大、強(qiáng)度大的渦流。渦流分別位于風(fēng)筒上下兩側(cè)，風(fēng)筒出風(fēng)口后方無(wú)渦流形成，距掌子面約 10m 處風(fēng)流開(kāi)始穩(wěn)定，為定常流。

渦流首先經(jīng)過(guò)掌子面下部、轉(zhuǎn)角區(qū)域、隧洞底部，接著運(yùn)動(dòng)至風(fēng)筒下方、掌子面附近隧洞空間，導(dǎo)致這些區(qū)域瓦斯?jié)舛容^高。此外，轉(zhuǎn)角區(qū)域僅存在瓦斯自由擴(kuò)散速度，無(wú)對(duì)流擴(kuò)散速度，自由擴(kuò)散的速度遠(yuǎn)小于對(duì)流擴(kuò)散，瓦斯氣體容易在此積聚，為局部瓦斯聚集區(qū)域。

圖3顯示，受隧洞空間的限制，氣流未在橫斷面上形成完整的渦流，氣流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本為平行壁面指向洞外，隧洞頂部風(fēng)流速度高于隧洞底部。

3.2 隧洞瓦斯分布情況

圖4～5顯示，通風(fēng)穩(wěn)定后，隧洞的最高瓦斯?jié)舛冗h(yuǎn)超限值，通風(fēng)無(wú)法有效稀釋瓦斯氣體。掌子面附近新鮮空氣所占的空間小，供給施工人員呼吸的空氣量少。距掌子面一定距離的隧洞中瓦斯分布均勻，洞內(nèi)瓦斯?jié)舛冉咏拗?，?duì)施工不利。距掌子面小于 12m 的空間內(nèi)瓦斯?jié)舛容^高，瓦斯?jié)舛茸罡叩募性谕咚褂砍鳇c(diǎn)和掌子面拱頂，這是由于風(fēng)流在此處形成渦流，阻礙瓦斯氣體的運(yùn)移，而距掌子面越遠(yuǎn)，瓦斯?jié)舛仍降汀Ｋ矶错?、底轉(zhuǎn)角處瓦斯聚集，轉(zhuǎn)角區(qū)呈內(nèi)凸的弧形，緊鄰轉(zhuǎn)角區(qū)域的掌子面、隧洞壁面瓦斯?jié)舛纫草^高，相比之下掌子面中心區(qū)域瓦斯?jié)舛容^低，這是由于渦流中心處不利于瓦斯聚集。

圖6顯示，距掌子面小于 8m 時(shí)，隧洞中心瓦斯?jié)舛茸畹停笥覂蓚?cè)掌子面與洞壁形成的轉(zhuǎn)角處瓦斯?jié)舛茸罡?，其次為左右兩?cè)隧洞壁面，再次為隧洞空間。距掌子面大于 8m 后，瓦斯氣體彌漫在整個(gè)空間中，幾乎為均勻分布。

圖7顯示，距掌子面距離小于 12m 時(shí)，風(fēng)筒對(duì)側(cè)壁面瓦斯?jié)舛茸罡?，風(fēng)筒對(duì)側(cè)空間的瓦斯?jié)舛却沃俅螢樗矶错敳?。距掌子面距離大于 12m 后，隧洞內(nèi)瓦斯接近均勻分布，瓦斯氣體彌漫在整個(gè)隧洞空間內(nèi)。

3.3 分析與討論

綜上，特小斷面隧洞風(fēng)流從風(fēng)筒出風(fēng)口運(yùn)動(dòng)出來(lái)，先以近乎垂直于掌子面的方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，撞擊掌子面后轉(zhuǎn)化為緊貼掌子面射流，此時(shí)隧洞頂部相比底部風(fēng)流速度和風(fēng)流量更大，風(fēng)流運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槠叫杏诙幢谥赶蚨赐?。風(fēng)流受隧洞空間、壁面摩阻力、風(fēng)筒出風(fēng)口壓力等共同影響，在掌子面前方形成規(guī)模和強(qiáng)度較大的渦流。斜向洞頂運(yùn)動(dòng)的部分風(fēng)流在運(yùn)動(dòng)至風(fēng)筒時(shí)與之碰撞，再次發(fā)生反射，運(yùn)動(dòng)方向再次改變，在風(fēng)筒出風(fēng)口下方形成較小規(guī)模和強(qiáng)度的渦流，隨后風(fēng)流逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定流態(tài)，隧洞風(fēng)流流速達(dá)到穩(wěn)定態(tài)時(shí)與掌子面距離為 10m 。風(fēng)流在達(dá)到穩(wěn)定流態(tài)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向幾乎與洞壁平行指向洞外。

除了瓦斯涌出源項(xiàng)點(diǎn)，隧洞瓦斯?jié)舛茸畲笾党霈F(xiàn)在掌子面拱頂處，這是由于風(fēng)流在掌子面拱頂處形成強(qiáng)度較大的渦流，渦流的存在對(duì)瓦斯氣體的排出起阻礙作用。隨著風(fēng)流繼續(xù)向洞外運(yùn)動(dòng)，隧洞內(nèi)瓦斯?jié)舛扰c距掌子面距離呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，隧洞瓦斯?jié)舛戎饾u趨于穩(wěn)定時(shí)與掌子面距離為 12m ，由于瓦斯密度小于空氣密度，隧洞頂部瓦斯?jié)舛却笥谒矶吹撞俊?/p>

隧洞中風(fēng)流與瓦斯分布規(guī)律本質(zhì)上是基于空氣動(dòng)力學(xué)機(jī)理所呈現(xiàn)的結(jié)果，數(shù)值模擬結(jié)果符合空氣動(dòng)力基本原理，但隧洞斷面面積、風(fēng)速、瓦斯?jié)舛?、壁面摩阻力等都?huì)對(duì)風(fēng)流和瓦斯實(shí)際分布產(chǎn)生影響，因此，在其他小斷面隧洞中，實(shí)際的風(fēng)流和瓦斯分布情況會(huì)有差異，在進(jìn)行對(duì)應(yīng)的數(shù)值模擬時(shí)，應(yīng)盡量考慮以上影響因素，結(jié)合隧洞現(xiàn)場(chǎng)條件，保證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。

4現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與防治措施

為了驗(yàn)證特小斷面隧洞通風(fēng)效果數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)新廟子隧洞進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速和瓦斯?jié)舛葯z測(cè)。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速檢測(cè)

新廟子隧洞風(fēng)筒直徑為 300mm ，風(fēng)筒形狀為圓柱形，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)風(fēng)筒出風(fēng)口中心風(fēng)速共進(jìn)行8次檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)風(fēng)筒出風(fēng)口中心速度，計(jì)算新廟子隧洞單位時(shí)間送風(fēng)量：

Q=SV

式中： Q 為風(fēng)筒每分鐘送風(fēng)量， m³/min;S 為風(fēng)筒面積，m² 5 V 為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)風(fēng)速平均值， m/s 。

根據(jù)表3中數(shù)據(jù)以及風(fēng)筒直徑計(jì)算可得新廟子隧洞 Q=106.8m³/min ?，F(xiàn)場(chǎng)風(fēng)筒出風(fēng)口中心風(fēng)速小于數(shù)值模擬所需風(fēng)筒出風(fēng)口中心風(fēng)速，推測(cè)原因是現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)筒存在局部漏風(fēng)。

為驗(yàn)證風(fēng)流在隧洞內(nèi)分布規(guī)律，在隧洞內(nèi)選擇4個(gè)與風(fēng)筒不同距離的斷面進(jìn)行風(fēng)速測(cè)試，斷面分別在風(fēng)筒前方 1.0，1.6，2.4，5.0m 處，距離隧洞底板高度1.7m 的水平位置上。檢測(cè)示意見(jiàn)圖8，檢測(cè)結(jié)果如表4＼～7所示。

根據(jù)上述4組現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，斷面風(fēng)速整體上呈現(xiàn)距離風(fēng)筒越遠(yuǎn)，風(fēng)速越低的特點(diǎn)。同一檢測(cè)點(diǎn)位，隨著與風(fēng)筒距離的增大，風(fēng)速呈現(xiàn)急速下降，距離風(fēng)筒 5m 處的檢測(cè)斷面，風(fēng)速幾乎為0；同一檢測(cè)斷面，風(fēng)速較大值均出現(xiàn)在 ① ） ② 號(hào)點(diǎn)位，這是由于風(fēng)筒位置布置所導(dǎo)致。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)瓦斯?jié)舛葯z測(cè)

對(duì)新廟子隧洞洞口至掌子面進(jìn)行瓦斯?jié)舛葯z測(cè)，記錄檢測(cè)過(guò)程中隧洞瓦斯?jié)舛茸畲笾?，檢測(cè)結(jié)果如圖9＼～10所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，從隧洞洞口至風(fēng)筒后方約 200m 處瓦斯?jié)舛茸畲笾祹缀醣３忠恢拢f(shuō)明隧洞瓦斯?jié)舛确植季鶆?，此時(shí)風(fēng)流分布在隧洞內(nèi)已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；風(fēng)筒至掌子面瓦斯?jié)舛瘸尸F(xiàn)急劇升高的趨勢(shì)，瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?1279×10^-6 ，出現(xiàn)在掌子面處。

為了驗(yàn)證瓦斯氣體在掌子面附近的積聚規(guī)律，對(duì)掌子面進(jìn)行詳細(xì)的瓦斯檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖11所示。根據(jù)掌子面瓦斯?jié)舛葯z測(cè)結(jié)果可知：掌子面瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?1 279×10^-6 ，出現(xiàn)在拱底位置；其次為拱頂處瓦斯?jié)舛茸畲笾?，?1258×10^-6 ;最小值為 439× 10^-6 ，位于掌子面中部;掌子面拱頂和拱底瓦斯?jié)舛容^高，中部瓦斯?jié)舛认鄬?duì)較低。檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明掌子面拱頂和拱底是瓦斯容易積聚的位置，這與數(shù)值模擬中瓦斯?jié)舛仍谡谱用娓浇姆e聚規(guī)律吻合。

4.3 瓦斯防治措施

根據(jù)隧洞風(fēng)流和瓦斯分布的數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果可知，特小斷面隧洞風(fēng)流從風(fēng)筒出風(fēng)口出來(lái)后，速度呈現(xiàn)迅速衰減的趨勢(shì)，并且易在掌子面底角、轉(zhuǎn)折處形成渦流，不利于瓦斯氣體的稀釋。因此，針對(duì)以上問(wèn)題，提出特小斷面水工隧洞在施工過(guò)程中的瓦斯防治措施。

（1）加強(qiáng)人工檢測(cè)。重點(diǎn)對(duì)隧洞掌子面附近、風(fēng)筒至掌子面段以及渦流容易形成的隧洞部位進(jìn)行檢測(cè)。（2）保障通風(fēng)環(huán)境。隧洞施工過(guò)程中應(yīng)盡量減少風(fēng)筒與掌子面之間的阻礙物，保障風(fēng)流向掌子面運(yùn)動(dòng)和減少渦流的形成。（3）提高通風(fēng)效率。風(fēng)筒距離掌子面的距離不宜大于 10m ，并且定期檢查風(fēng)筒是否存在局部漏風(fēng)的情況，保障風(fēng)筒的送風(fēng)效率。（4）安全通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)。若隧洞是爆破開(kāi)挖施工，在掌子面爆破完成以后，應(yīng)盡量延長(zhǎng)通風(fēng)時(shí)間，加強(qiáng)檢測(cè)，保證洞內(nèi)瓦斯氣體濃度降到安全范圍內(nèi)。（5）人員保護(hù)措施。在隧洞施工過(guò)程中，施工作業(yè)人員應(yīng)配備必要的防護(hù)面罩，避免因有害氣體突然釋出而吸入后造成身體損傷與室息。（6）適當(dāng)布置局扇。在掌子面附近及瓦斯容易聚集的部位，可適當(dāng)布置高功率局扇，加強(qiáng)瓦斯?jié)舛鹊南♂屝Ч苊馔咚咕奂?/p>

5結(jié)論

本文依托亭子口灌區(qū)典型長(zhǎng)距離特小斷面瓦斯隧洞，采用數(shù)值模擬方法，分析了特小斷面隧洞的通風(fēng)效果，得到特小斷面隧洞風(fēng)流分布與瓦斯?jié)舛葦U(kuò)散規(guī)律。

（1）特小斷面隧洞風(fēng)流在與掌子面撞擊后均形成規(guī)模和強(qiáng)度較大的渦流，渦流外圍是瓦斯氣體容易積聚的地方。

（2）數(shù)值模擬結(jié)果表明：出風(fēng)口距離掌子面 15m 條件下，隧洞風(fēng)流達(dá)到穩(wěn)定流態(tài)時(shí)與掌子面距離為10m；瓦斯?jié)舛融呌谄骄鶗r(shí)，與掌子面距離為 12m ；當(dāng)瓦斯涌出點(diǎn)為掌子面拱底時(shí)，掌子面拱頂是瓦斯最易積聚的部位。

（3）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的隧洞風(fēng)速和瓦斯?jié)舛确植家?guī)律與數(shù)值模擬結(jié)果大致相符。

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（編輯：高小雲(yún)）

Study on ventilation of tunnel with high gas and extra - small section in Tingzikou Irrigation District Project

ZHAO Yichuan1，HUANG Lu1，WU Jianhua2，SU Peidong （1.FaculyofrthiendholoouestroeUesityhgduoi；canater Group Co.，Ltd.，Chengdu 610031，China）

Abstract：Thediameter，air pressure andairvolumeoftheairductare limited bythesizeof the tunnel excavation sction，which maylead totheuntimelygas dilution in theconstructionoflong-distance tunnels withextra-smallsection. Therefore，it is necessary to studytheeffectof hydraulic tunnelventilationon gas dilution.Relying onthe Tingzikourrigation District Project，basedon CFDnumerical simulation methodand field measurement，theventilation effectof unnel with extra-smallsection and the air outletof 15 m away from the tunnel face was simulated and analyzed.The results show that： ① After the tunnel airflow collides with the tunnel face，a large-scale and strong eddy current is formed，and the peripheryof theeddy current is the place where gas is easy to accumulate，which hinders the discharge of gas. ② The distance between tunnel airflowand tunnelface is1Om when air flow reaches a stable flow state aftercomingout of the airductoutlet.The distance betweentunnelairflowand tunnelfaceis12 mwhen thegasconcentration gradually tends to be stable after dilution and diffusion under the action of air flow. ③ Through field detection， when gas gushes from the working face point，the vault of working face is the place where gasis mostlikely to accumulate，which is roughly consistent with the numerical simulation results.

Key words：hydraulic tunnel；extra-small section；tunnel ventilation；high gas；CFD；Tingzikou Irigation District Project