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公路隧道施工中会产生大量的粉尘,造成隧道空间内的粉尘污染,长期吸入大量粉尘对人体产生极大的危害,严重的话会患上尘肺病,目前尘肺病还是一种不可治愈的职业病。同时,高浓度的粉尘环境不仅降低了企业的生产效率还会导致各种安全生产的问题出现。长压短抽式通风方式作为一种高效的通风除尘措施被应用在隧道施工中,因此研究公路隧道施工期间在长压短抽式通风方式下粉尘的运移规律就至关重要。本文在分析了粉尘运移理论和计算流体力学的基础上,以德上高速南山公路隧道为研究对象,采用ICEM和Fluent软件建立隧道在长压短抽式通风下的模型,并进行网格划分和相关参数的设置,通过模拟得到各影响因素下隧道内流场分布和粉尘分布情况,分析研究得到压、抽风筒距工作面的相对位置以及压、抽风量比对粉尘运移的影响,最后结合相似理论以现场试验的方式验证模拟数据的准确性,得出相关结论。(1)压、抽风筒距工作面的相对位置均对隧道内的流场分布和粉尘分布有着很大的影响,对比分析南山公路隧道在长压短抽式通风条件下的数值模拟结果,得到压、抽风筒距工作面的合理相对位置:压入式风筒距工作面距离L_y=16m、抽出式风筒距工作面距离L_c=4m,在此通风参数下,工作面恰好处在压入式风筒的有效射程边缘和抽出式风筒的有效吸程边缘,由压入式风筒射出的风流到达工作面后携带高浓度的粉尘进入抽出式风筒的负压区域,在该区域内抽出式风筒可以有效捕获粉尘颗粒,浓度超过10mg/m~3粉尘覆盖区域距工作面不超过5m,通风除尘效果最优。(2)在风筒相对位置固定的情况下,压、抽风量比r<1时,在压、抽风筒间会产生较大的涡流,造成粉尘的聚集,当r>1时,隧道内的流场整体向工作面运动,抽出式风筒进风口的负压区域不足以捕获高速的粉尘,粉尘的扩散距离超过30米。合理的压、抽风量比r=1.2,压、抽风筒的风量的配比合适,粉尘被有效控制在工作面附近,最大地发挥了长压短抽式通风方式的控尘和除尘作用。(3)依据流体流动的相似理论和模拟结果得到通风参数,并在现场建立试验,对比粉尘浓度的实测值与模拟值,结果发现的粉尘浓度沿程变化趋势基本吻合,证明了数值模拟所得到合理通风参数以及南山公路隧道的长压短抽式通风系统是可信的。(4)现场实测南山公路隧道的合理通风参数为:压入式风筒距工作面距离l_y=40m,抽出式风筒距工作面l_c=10m,此时隧道内的粉尘浓度处于允许范围内。通过以上研究为南山公路隧道施工过程中的通风设计提供了理论和数据的支持,对公路隧道施工制定合理的通风除尘措施具有积极意义。图[33]表[3]参[59]