随着技术的进度,水利、公路、铁路等行业涌现出越来越多的长大隧洞,全断面硬岩掘进机(TBM)的应用亦越来越广泛。随着隧洞长度的增加,隧洞通风风阻越来越大,风管漏风量越来越大。同时,随着全断面硬岩掘进机(TBM)的功率越来越大,导致掘进面处的施工环境严重恶化。恶劣的施工环境危害施工人员的身心健康,降低了施工人员及机械设备的工作效率,加速了施工机械设备的损耗。因此,对长距离TBM施工隧洞施工通风设计方法进行研究,保证施工掘进面的环境满足人员施工和机械设备正常工作的要求,对于隧洞机械化施工的推广具有重要的意义。本文采用文献调研、理论分析、数值模拟、现场测试等多种手段,依托引汉济渭工程秦岭输水TBM施工工区,对长距离TBM施工独头通风设计方法开展研究,主要取得了以下成果:1.采用资料调研和现场测试、理论分析的手段,对长距离隧洞施工通风计算理论基础进行了研究,确定了引水隧洞施工通风方式,确定了TBM施工输水隧洞施工通风环境控制标准,确定了TBM施工输水隧洞施工通风需风量计算方法。2.采用理论分析的方法,对长距离TBM施工隧洞温度预测方法进行了研究,采用质量守恒、能量守恒定律,探明了长距离TBM施工输水隧洞不同位置处的温度分布规律,根据TBM施工隧洞温度分布规律,确定了TBM施工输水隧洞人工制冷降温措施。3.通过理论分析及现场测试,对基于风机性能的风管漏风率计算方法进行了研究,明确了风机串并联联合工作性能,通过小孔出流原理,结合现有案例,采用MATLAB进行数据拟合,明确了软风管百米漏风率计算公式及风管漏风率计算方法。4.采用理论分析、数值模拟的方法,对自然风压影响下的独头施工通风设计方法进行了研究。依托已经贯通的引汉济渭秦岭输水隧洞5#~7#支洞段,采用C语言编制的程序,对考虑风压节点平衡及质量守恒的非线性方程组进行试算,结合数值模拟及现场测试,明确了多斜井贯通下,考虑自然风压影响的独头施工通风设计方法。以上成果对于完善长大、深埋TBM引水隧洞施工通风设计,以及为长大、深埋TBM设计施工关键技术提供了技术支撑。