一種隧道通風(fēng)壁面粗糙度評定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隧道通風(fēng)壁面粗糙度評定方法，包括測定隧道的軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線和橫斷面實際開挖輪廓線；計算隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度；計算軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的粗糙常數(shù)值；根據(jù)隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度和軸向方向粗糙常數(shù)信息，計算隧道通風(fēng)壁面粗糙度。本發(fā)明根據(jù)隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度Rh和隧道粗糙常數(shù)Rc這兩個數(shù)值進(jìn)而可以確定隧道通風(fēng)中的壁面粗糙度，更加準(zhǔn)確地得到隧道內(nèi)部風(fēng)流的風(fēng)速、風(fēng)量及污染物濃度分布規(guī)律，對隧道及地下工程的施工通風(fēng)設(shè)計提供了指導(dǎo)作用，具有重要的理論意義和實用價值。
【專利說明】
一種隧道通風(fēng)壁面粗糙度評定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種隧道通風(fēng)壁面粗糙度評定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，長大隧道施工通常以鉆爆法并結(jié)合無軌運(yùn)輸為主，施工期間通風(fēng)問題成為 首要面臨的一個難題，如何將污風(fēng)順利排出成為隧道快速施工的關(guān)鍵所在;但是在我國隧 道通風(fēng)設(shè)計及施工過程中，幾乎沒有考慮隧道洞壁粗糙度對實際通風(fēng)效果的影響，《公路隧 道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》(JTJ026.1-1999)中主要以隧道內(nèi)平均壁面粗糙度及隧道斷面當(dāng)量 直徑作為通風(fēng)設(shè)計主要考慮因素，并以此計算通道內(nèi)沿程阻力系數(shù);隧道壁面粗糙度是反 映隧道通風(fēng)情況的重要參數(shù)，從而直接影響著長大隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，因此，隧道壁面粗糙 度的評定是長大隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的重中之重;但是目前對于評定隧道壁面粗糙并沒有簡 便有效的方法，這給隧道系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計帶來了很大的困難，使得隧道通風(fēng)經(jīng)濟(jì)性與安全性 難以得到保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種隧道通風(fēng)壁面粗糙度的評定方 法，以解決現(xiàn)有的隧道壁面粗糙度評定方法復(fù)雜且準(zhǔn)確率不高的問題。
[0004] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0005] 提供一種隧道通風(fēng)壁面粗糙度評定方法，包括：
[0006] 沿隧道軸向方向取η米隧道為評定段，在評定段內(nèi)分別測定得到位于隧道不同位 置處的至少5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線和至少3個橫斷面實際開挖輪廓線;其中，10;
[0007] 根據(jù)軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線和橫斷面實際開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線的信 息，計算得到隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度；
[0008] 將軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線劃分為m段，分別采用正弦曲線形單元粗糙模型、方形 單元粗糙模型和三角形單元粗糙模型對每一段進(jìn)行模型簡化，并選取每一段的最優(yōu)簡化模 型；
[0009] 根據(jù)每一段的最優(yōu)簡化模型類型，計算得到每一段軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線對應(yīng) 的粗糙常數(shù)，并根據(jù)每一段的粗糙常數(shù)信息，計算得到軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的粗糙常 數(shù)值；
[0010] 對位于隧道不同位置處的軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的粗糙常數(shù)值進(jìn)行求和平均， 得到隧道軸向方向粗糙常數(shù)；
[0011] 根據(jù)隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度和軸向方向粗糙常數(shù)信息，評定得到隧道通風(fēng)壁 面粗糙度。
[0012] 所述沿隧道軸向方向取η米隧道為評定段，在評定段內(nèi)分別測定得到位于隧道不 同位置處的軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線和橫斷面實際開挖輪廓線的步驟具體包括：
[0013] 沿隧道軸向方向取10米隧道為評定段，在評定段內(nèi)取5條分別位于隧道拱頂、左拱 肩、右拱肩、左拱腰和右拱腰位置處的軸向方向基準(zhǔn)線，并沿上述軸向方向基準(zhǔn)線進(jìn)行測 定，得到5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線；
[0014] 在評定段內(nèi)沿隧道橫斷面方向，每隔5米的距離，取一個隧道橫斷面進(jìn)行測定，得 到3個橫斷面實際開挖輪廓線。
[0015] 所述根據(jù)軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線和橫斷面實際開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線 的信息，計算得到隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度的步驟具體包括：
[0016] 根據(jù)軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線和設(shè)計開挖輪廓線包絡(luò)的面積以及設(shè)計開挖輪廓 線的長度，采用如下公式計算得到位于隧道不同位置處的軸向方向平均粗糙高度以及橫斷 面平均粗糙高度；
[0017]
[0018] 其中，Rh為平均粗糙高度，S為實際開挖輪廓線和設(shè)計開挖輪廓線包絡(luò)的面積;1為 設(shè)計開挖輪廓線的長度；
[0019] 對位于隧道不同位置處的軸向方向平均粗糙高度以及橫斷面平均粗糙高度進(jìn)行 求和平均，得到隧道軸向方向平均粗糙高度和橫斷面平均粗糙高度；
[0020] 對隧道軸向方向平均粗糙高度和橫斷面平均粗糙高度進(jìn)行求和平均，得到隧道通 風(fēng)壁面平均粗糙高度。
[0021] 所述將軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線劃分為m段，分別采用正弦曲線形單元粗糙模型、 方形單元粗糙模型和三角形單元粗糙模型對每一段進(jìn)行模型簡化，并選取每一段的最優(yōu)簡 化模型的步驟具體包括：
[0022] 以實際開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線的交點為節(jié)點，將軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線 劃分為m段，每段長度為Xi，（i = l，. . .m);
[0023] 分別采用正弦曲線形單元粗糙模型、方形單元粗糙模型和三角形單元粗糙模型對 每一段進(jìn)行模型簡化，得到3種簡化模型，采用如下公式計算篩選得到每一段的最優(yōu)簡化模 型；
[0024]
[0025]其中，S原為實際開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線的包絡(luò)面積，為簡化得到的三 角形單元粗糙模型與設(shè)計開挖輪廓線的包絡(luò)面積，為簡化得到的方形單元粗糙模型與 設(shè)計開挖輪廓線的包絡(luò)面積，S??為簡化得到的正弦曲線形單元粗糙模型與設(shè)計開挖輪 廓線的包絡(luò)面積。
[0026]根據(jù)每一段的最優(yōu)簡化模型類型，計算得到每一段軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線對應(yīng) 的粗糙常數(shù)，并根據(jù)每一段的粗糙常數(shù)信息，計算得到軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的粗糙常 數(shù)值的步驟具體包括：
[0027]分別采用如下公式計算得到正弦曲線形單元粗糙模型、三角形單元粗糙模型和方 形單元粗糙模型的粗糙常數(shù)Rc;
[0028] Rcl =0 · 264+0 · 328e-(2L)/1.183
[0029] Rc2 = 0 · 327+0.341e-(2L)/2·753
[0030] Rc3 = 0 · 439+0 · 401e-(2L)/2.376
[0031] 其中，Rcl為正弦曲線形單元粗糙模型的粗糙常數(shù)，Rc2為方形單元粗糙模型的粗 糙常數(shù)，Rc3為三角形單元粗糙模型的粗糙常數(shù);2L為粗糙間距，粗糙間距2L在數(shù)值上等于 2X i;
[0032] 根據(jù)每一段的最優(yōu)簡化模型類型，采用上述公式計算得到每一段軸向方向?qū)嶋H開 挖輪廓線對應(yīng)的粗糙常數(shù)；
[0033] 根據(jù)每一段的粗糙常數(shù)信息，采用如下公式計算得到軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的 粗糙常數(shù)值；
[0034]
[0035] 其中，η為評定段長度。
[0036]本發(fā)明的有益效果為：
[0037]通過本發(fā)明的方法得到了評定隧道通風(fēng)壁面粗糙度的兩個最重要的參數(shù)平均粗 糙高度Rh和粗糙常數(shù)Rc，該兩個參數(shù)能夠最真實、準(zhǔn)確地反映隧道壁面的粗糙程度，并且， 評定方法簡單，方便，有效地解決了目前對于隧道壁面粗糙度的評定復(fù)雜且難以確定的問 題，具有巨大的應(yīng)用前景。
[0038]本發(fā)明根據(jù)隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度Rh和隧道粗糙常數(shù)Rc這兩個數(shù)值進(jìn)而可 以確定隧道通風(fēng)中的壁面粗糙度，更加準(zhǔn)確地得到隧道內(nèi)部風(fēng)流的風(fēng)速、風(fēng)量及污染物濃 度分布規(guī)律，對隧道及地下工程的施工通風(fēng)設(shè)計提供了指導(dǎo)作用，具有重要的理論意義和 實用價值。
[0039] 本發(fā)明的方法不僅彌補(bǔ)了目前隧道壁面粗糙度評定方法的不足，而且為隧道通風(fēng) 設(shè)計提供了重要的科學(xué)依據(jù)，保證了隧道通風(fēng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性，具有重要的工程意義。
【附圖說明】
[0040] 圖1為本發(fā)明實施例的拱頂位置隧道實際開挖輪廓線圖；
[0041 ]圖2為本發(fā)明實施例的左拱肩位置隧道實際開挖輪廓線圖；
[0042] 圖3為本發(fā)明實施例的右拱肩位置隧道實際開挖輪廓線圖；
[0043] 圖4為本發(fā)明實施例的左拱腰位置隧道實際開挖輪廓線圖；
[0044] 圖5為本發(fā)明實施例的右拱腰位置隧道實際開挖輪廓線圖；
[0045] 圖6為本發(fā)明實施例的1號引水洞里程2+000處隧道橫斷面實際開挖輪廓線圖； [0046]圖7為本發(fā)明實施例的1號引水洞里程2+010處隧道橫斷面實際開挖輪廓線圖； [0047]圖8為本發(fā)明實施例的1號引水洞里程2+015處隧道橫斷面實際開挖輪廓線圖； [0048]圖9為正弦型單元粗糙模型示意圖；
[0049] 圖10為方形單元粗糙模型示意圖；
[0050] 圖11為三角形單元粗糙模型示意圖；
[0051] 圖12為隧道模型簡化示意圖；
[0052] 圖13為本發(fā)明實施例的拱頂位置隧道實際開挖輪廓線簡化后模型示意圖；
[0053]圖14為本發(fā)明實施例的左拱肩位置隧道實際開挖輪廓線簡化后模型示意圖；
[0054] 圖15為本發(fā)明實施例的右拱肩位置隧道實際開挖輪廓線簡化后模型示意圖；
[0055] 圖16為本發(fā)明實施例的左拱腰位置隧道實際開挖輪廓線簡化后模型示意圖；
[0056] 圖17為本發(fā)明實施例的右拱腰位置隧道實際開挖輪廓線簡化后模型示意圖。
【具體實施方式】
[0057] 下面對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā) 明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實施方式】的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講， 只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易 見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，隧道通風(fēng)壁面粗糙度評定方法，具體步驟如下：
[0059] (1)測量數(shù)據(jù):在圍巖條件相同的隧道段內(nèi)沿隧道軸向方向取10米隧道為評定段， 在評定段內(nèi)取5條分別位于拱頂、左拱肩、右拱肩、左拱腰和右拱腰的沿軸向方向的基準(zhǔn)線， 用全站儀測出5條沿軸向基準(zhǔn)線方向的隧道實際開挖輪廓線，即軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線； 在評定段內(nèi)從端面開始，每隔5米測出隧道橫斷面實際開挖輪廓線，得到3個橫斷面實際開 挖輪廓線；
[0060] (2)計算隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度Rh
[0061] 根據(jù)隧道實際開挖輪廓線和設(shè)計開挖輪廓線包絡(luò)的面積S以及設(shè)計開挖輪廓線的 長度1，由公式（1)分別計算得到隧道的5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的平均粗糙高度和3個 橫斷面實際開挖輪廓線的平均粗糙高度；
[0062] 對隧道的3個橫斷面實際開挖輪廓線的平均粗糙高度進(jìn)行求和平均得到該評定段 的隧道橫斷面平均粗糙高度;對5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的平均粗糙高度進(jìn)行求和平 均得到該評定段的隧道軸向方向平均粗糙高度；
[0063] 對隧道橫斷面平均粗糙高度和隧道軸向方向平均粗糙高度進(jìn)行求和平均，得到該 評定段的隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度。
[0064]
[0065] (3)隧道壁面簡化
[0066] 以隧道軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線的交點為節(jié)點，將軸向方向?qū)?際開挖輪廓線劃分為m段，每段長度為11，（1 = 1，...111)31作為粗糙模型的半波長1^，粗糙模 型最大粗糙高度h的取值小于或等于該段實際開挖輪廓線的最大粗糙高度^,(1 = 1，...， m)；
[0067]分別采用正弦曲線形單元粗糙模型、方形單元粗糙模型和三角形單元粗糙模型對 每一段進(jìn)行模型簡化，每段得到3種簡化模型，利用公式(2)進(jìn)行計算，從3種簡化模型中篩 選得到每一段的最優(yōu)簡化模型：
[0068] (2)
[0069]其中，S原為實際開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線的包絡(luò)面積，為簡化得到的三 角形單元粗糙模型與設(shè)計開挖輪廓線的包絡(luò)面積，為簡化得到的方形單元粗糙模型與 設(shè)計開挖輪廓線的包絡(luò)面積，S??為簡化得到的正弦曲線形單元粗糙模型與設(shè)計開挖輪 廓線的包絡(luò)面積。
[0070] (4)計算粗糙常數(shù)Rc
[0071]利用計算流體動力學(xué)軟件Fluent和一階指數(shù)衰減擬合相結(jié)合的方法得到正弦曲 線形單元粗糙模型、粗糙間距2L與粗糙常數(shù)值Rcl之間的計算公式(3)，方形單元粗糙模型、 粗糙間距2L與粗糙常數(shù)值Rc2之間的計算公式(4 )，三角形單元粗糙模型、粗糙間距2L與粗 糙常數(shù)值Rc3之間的計算公式(5)。
[0072] Rcl =0· 264+0.328e-(2L)/1.183 (3)
[0073] Rc2 = 0 · 327+0.341e-(2L)/2.753 (4)
[0074] Rc3 = 0.439+0.401e-(2L)/2.376 (5)
[0075] 其中，粗糙間距2L在數(shù)值上等于2Xi。
[0076] 根據(jù)每一段的最優(yōu)簡化模型類型，利用(3)、（4)或(5)計算得到每一段軸向方向?qū)?際開挖輪廓線對應(yīng)的粗糙常數(shù)RciQ = I，...，m);
[0077] 根據(jù)每一段的粗糙常數(shù)信息，利用公式(6)分別計算得到5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪 廓線的粗糙常數(shù)值；
[0078]
[0079] 然后對5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的粗糙常數(shù)值進(jìn)行求和平均得到該評定段的 軸向方向粗糙常數(shù)；由于隧道通風(fēng)只與軸向粗糙常數(shù)有關(guān)，故在此只計算軸向粗糙常數(shù)。
[0080] (5)評定隧道通風(fēng)壁面粗糙度
[0081] 根據(jù)隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度Rh和隧道粗糙常數(shù)Rc，采用流體動力學(xué)軟件進(jìn)行 隧道施工通風(fēng)計算，通過輸入上述兩個參數(shù)，進(jìn)而可以確定隧道通風(fēng)模擬中的壁面粗糙度， 更加準(zhǔn)確地得到隧道內(nèi)部風(fēng)流的風(fēng)速、風(fēng)量及污染物濃度分布規(guī)律，對隧道及地下工程的 施工通風(fēng)設(shè)計提供了指導(dǎo)作用，具有重要的理論意義和實用價值。
[0082] 實驗例
[0083]以錦屏引水隧洞1號引水洞里程2+005~2+015作為評定段，采用本發(fā)明的方法對 隧道通風(fēng)壁面粗糙度進(jìn)行評定的方法，包括如下步驟：
[0084] 1)數(shù)據(jù)測量:隧道評定段使用測角精度為2〃的中煒ZTS600型全站儀測定隧道實際 開挖輪廓線；對1號引水洞里程2+005~2+015中5條分別位于隧道拱頂、左拱肩、右拱肩、左 拱腰和右拱腰的沿軸向方向基準(zhǔn)線測量其實際開挖輪廓線，得到5組測量結(jié)果如圖1~圖5 所示;然后從隧道的〇〇〇、〇1〇和015端面處分別測試橫斷面的實際開挖輪廓線，得到3組量測 結(jié)果如圖6~圖8所示。
[0085] 2)計算隧道通風(fēng)壁面的平均粗糙高度Rh:在計算機(jī)輔助設(shè)計軟件CAD中計算出隧 道實際開挖輪廓線和設(shè)計開挖輪廓線兩者包絡(luò)的面積S，以及設(shè)計開挖輪廓線的長度1，由 公式（1)分別計算得到隧道的5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的平均粗糙高度和3個橫斷面實 際開挖輪廓線的平均粗糙高度；
[0086]再對隧道的3個橫斷面平均粗糙高度進(jìn)行求和平均得到該評定段的隧道橫斷面平 均粗糙高度〇.222m，對5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的平均粗糙高度進(jìn)行求和平均得到該 評定段的隧道軸向方向平均粗糙高度〇.232m，最后對隧道橫斷面平均粗糙高度和隧道軸向 方向平均粗糙高度求和平均，得到該評定段的隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度0.227m。 則
⑴
[0088] 3)隧道壁面簡化:利用實際開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線的交點，將軸向方向?qū)?際開挖輪廓線劃分為m段，選取正弦型單元粗糙模型、方形單元粗糙模型、三角形單元粗糙 模型，分別對每一段進(jìn)行簡化，取每段長度 Xl(i = l，...，m)作為粗糙模型的半波長L，粗糙 模型最大粗糙高度h的取值小于或等于該段實際開挖輪廓線的最大粗糙高度= 1，...，m)，每段得到3種簡化模型，利用公式(2)從3種簡化模型中選取該段的最優(yōu)簡化模 型。
[0089]
[0090]其中，S原為實際開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線的包絡(luò)面積，為簡化得到的三 角形單元粗糙模型與設(shè)計開挖輪廓線的包絡(luò)面積，為簡化得到的方形單元粗糙模型與 設(shè)計開挖輪廓線的包絡(luò)面積，S??為簡化得到的正弦曲線形單元粗糙模型與設(shè)計開挖輪 廓線的包絡(luò)面積。
[0091]圖9~圖11分別為正弦型單元粗糙模型、方形單元粗糙模型和三角形單元粗糙模 型示意圖；圖12為隧道整體模型簡化示意圖；圖13~圖17分別為拱頂、左拱肩、右拱肩、左拱 腰、右拱腰的沿軸向方向基準(zhǔn)線測量實際開挖輪廓線簡化后的模型；
[0092] 4)計算粗糙常數(shù):利用計算流體動力學(xué)軟件Fluent和一階指數(shù)衰減擬合相結(jié)合的 方法得到正弦曲線形單元粗糙模型、粗糙間距2L與粗糙常數(shù)值Rcl之間的計算公式(3)，方 形單元粗糙模型、粗糙間距2L與粗糙常數(shù)值Rc2之間的計算公式(4)，三角形單元粗糙模型、 粗糙間距2L與粗糙常數(shù)值Rc3之間的計算公式(5)。
[0093] Rcl =0· 264+0.328e-(2L)/1.183 (3)
[0094] Rc2 = 0 · 327+0.341e-(2L)/2.753 (4)
[0095] Rc3 = 0.439+0.401e-(2L)/2.376 (5)
[0096] 其中，粗糙間距2L在數(shù)值上等于2Xi。
[0097] 根據(jù)每一段的最優(yōu)簡化模型類型，利用公式(3)、（4)或(5)計算得到每一段對應(yīng)的 粗糙常數(shù)RCl(i = l，...，m)，然后使用公式(6)分別計算得到5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線 的粗糙常數(shù)值;最后對5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的粗糙常數(shù)值進(jìn)行求和平均得到該評 定段的軸向方向粗糙常數(shù)〇. 214。
[0098] (6)
[0099] 5)評定隧道通風(fēng)壁面粗糙度
[0100]根據(jù)隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度Rh和隧道粗糙常數(shù)Rc，采用流體動力學(xué)軟件進(jìn)行 隧道施工通風(fēng)計算，通過輸入上述兩個參數(shù)，進(jìn)而可以確定隧道通風(fēng)模擬中的壁面粗糙度， 更加準(zhǔn)確地得到隧道內(nèi)部風(fēng)流的風(fēng)速、風(fēng)量及污染物濃度分布規(guī)律，對隧道及地下工程的 施工通風(fēng)設(shè)計提供了指導(dǎo)作用，具有重要的理論意義和實用價值。
【主權(quán)項】
1. 一種隧道通風(fēng)壁面粗糙度評定方法，其特征是，包括： 沿隧道軸向方向取n米隧道為評定段，在評定段內(nèi)分別測定得到位于隧道不同位置處 的至少5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線和至少3個橫斷面實際開挖輪廓線;其中，10; 根據(jù)軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線和橫斷面實際開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線的信息，計 算得到隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度； 將軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線劃分為m段，分別采用正弦曲線形單元粗糙模型、方形單元 粗糙模型和三角形單元粗糙模型對每一段進(jìn)行模型簡化，并選取每一段的最優(yōu)簡化模型； 根據(jù)每一段的最優(yōu)簡化模型類型，計算得到每一段軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線對應(yīng)的粗 糙常數(shù)，并根據(jù)每一段的粗糙常數(shù)信息，計算得到軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的粗糙常數(shù)值； 對位于隧道不同位置處的軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的粗糙常數(shù)值進(jìn)行求和平均，得到 隧道軸向方向粗糙常數(shù)； 根據(jù)隧道通風(fēng)壁面平均粗糙高度和軸向方向粗糙常數(shù)信息，評定得到隧道通風(fēng)壁面粗 糙度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道通風(fēng)壁面粗糙度評定方法，其特征是，所述沿隧道軸向方 向取n米隧道為評定段，在評定段內(nèi)分別測定得到位于隧道不同位置處的軸向方向?qū)嶋H開 挖輪廓線和橫斷面實際開挖輪廓線的步驟具體包括： 沿隧道軸向方向取10米隧道為評定段，在評定段內(nèi)取5條分別位于隧道拱頂、左拱肩、 右拱肩、左拱腰和右拱腰位置處的軸向方向基準(zhǔn)線，并沿上述軸向方向基準(zhǔn)線進(jìn)行測定，得 到5條軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線； 在評定段內(nèi)沿隧道橫斷面方向，每隔5米的距離，取一個隧道橫斷面進(jìn)行測定，得到3個 橫斷面實際開挖輪廓線。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道通風(fēng)壁面粗糙度評定方法，其特征是，所述根據(jù)軸向 方向?qū)嶋H開挖輪廓線和橫斷面實際開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線的信息，計算得到隧道通 風(fēng)壁面平均粗糙高度的步驟具體包括： 根據(jù)軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線和設(shè)計開挖輪廓線包絡(luò)的面積以及設(shè)計開挖輪廓線的 長度，采用如下公式計算得到位于隧道不同位置處的軸向方向平均粗糙高度以及橫斷面平 均粗糙高度；其中，Rh為平均粗糙高度，S為實際開挖輪廓線和設(shè)計開挖輪廓線包絡(luò)的面積；1為設(shè)計 開挖輪廓線的長度； 對位于隧道不同位置處的軸向方向平均粗糙高度以及橫斷面平均粗糙高度進(jìn)行求和 平均，得到隧道軸向方向平均粗糙高度和橫斷面平均粗糙高度； 對隧道軸向方向平均粗糙高度和橫斷面平均粗糙高度進(jìn)行求和平均，得到隧道通風(fēng)壁 面平均粗糙高度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道通風(fēng)壁面粗糙度評定方法，其特征是，所述將軸向方 向?qū)嶋H開挖輪廓線劃分為m段，分別采用正弦曲線形單元粗糙模型、方形單元粗糙模型和三 角形單元粗糙模型對每一段進(jìn)行模型簡化，并選取每一段的最優(yōu)簡化模型的步驟具體包 括： 以實際開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線的交點為節(jié)點，將軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線劃分 為m段，每段長度為= 分別采用正弦曲線形單元粗糙模型、方形單元粗糙模型和三角形單元粗糙模型對每一 段進(jìn)行模型簡化，得到3種簡化模型，采用如下公式計算篩選得到每一段的最優(yōu)簡化模型；其中，S原為實際開挖輪廓線與設(shè)計開挖輪廓線的包絡(luò)面積，Ss為簡化得到的三角形 單元粗糙模型與設(shè)計開挖輪廓線的包絡(luò)面積，為簡化得到的方形單元粗糙模型與設(shè)計 開挖輪廓線的包絡(luò)面積，簡化得到的正弦曲線形單元粗糙模型與設(shè)計開挖輪廓線 的包絡(luò)面積。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道通風(fēng)壁面粗糙度評定方法，其特征是，根據(jù)每一段的 最優(yōu)簡化模型類型，計算得到每一段軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線對應(yīng)的粗糙常數(shù)，并根據(jù)每 一段的粗糙常數(shù)信息，計算得到軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的粗糙常數(shù)值的步驟具體包括： 根據(jù)每一段的最優(yōu)簡化模型類型，采用如下公式計算得到每一段軸向方向?qū)嶋H開挖輪 廓線對應(yīng)的粗糙常數(shù)； Rcl = 0 ? 264+0 ? 328e-(2L)/1'183， Rc2 = 0 ? 327+0 ? 341e-(2L)/2.753 或 Rc3 = 0 ? 439+0 ? 401 e-(2U/2 ?376 ; 其中，Rc 1為正弦曲線形單元粗糙模型的粗糙常數(shù)，Rc2為方形單元粗糙模型的粗糙常 數(shù)，Rc3為三角形單元粗糙模型的粗糙常數(shù);2L為粗糙間距，粗糙間距2L在數(shù)值上等于; 根據(jù)每一段的粗糙常數(shù)信息，采用如下公式計算得到軸向方向?qū)嶋H開挖輪廓線的粗糙 常數(shù)值；;其中，n為評定段長度。
【文檔編號】G06F17/50GK106055795SQ201610380329
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】張恒, 吳瑾, 涂鵬, 林放, 王路, 孫建春, 張超, 劉效成, 陳壽根, 周澤林
【申請人】西南交通大學(xué)