一种具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开一种具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞，连接明洞的横截面积大于其所连接的前后两段隧道的横截面积，且连接明洞的横截面为多边形；连接明洞的两边侧壁上对称的设置有多组竖向开口。本发明通过给出连接明洞最佳断面面积、开口位置和开孔尺寸等，可最大程度地缓解隧道洞口微气压波，可作为隧道进口缓冲结构和隧道内辅助坑道等常规微气压波缓解措施的有益补充，并同时兼顾了经济性。
【专利说明】
一种具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞
技术领域
[0001]本发明涉及高速铁路隧道设计技术领域，具体为一种具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞。
【背景技术】
[0002]我国西南山区隧道洞口仰坡陡峻，大多为“V”型沟谷，桥隧相接，隧道间明线间距段长度普遍较小，列车频繁进出隧道，车内气压频繁变化，“黑洞”和“白洞”效应剧烈，使得乘客舒适度降低，且隧道进出口坡面多有危岩落石分布，影响行车安全，因此在隧道设计时多将较小明线间距隧道群通过明洞连接，既能保证车内乘客的舒适度，也可以有效避免危岩落石对运营车辆的威胁。隧道群通过明洞连接后形成了一个相对较长的隧道，据国内外学者研究，时速300km的列车在长度为8km左右的隧道内易产生微气压波激化现象，也就是说列车在进入此长度的隧道后其产生的气压波波前梯度会随之在隧道内传播时逐渐变大，这种情况下，原来符合微气压波国家标准的隧道在明洞连接后可能会超过国家规定的相应指标。
[0003]微气压波的大小和压缩波到达隧道出口时的压力梯度值(单位时间内的压力差)成正比，通过控制压缩波到达隧道出口时的压力梯度，可以实现减缓微气压波强度的目的。通常来讲，高速铁路隧道为缓解微气压波而采取的措施有以下几种:
(1)在隧道洞外修建等截面顶部或侧部开口的缓冲结构；
(2)在隧道洞外修建断面扩大型或喇叭口型缓冲结构；
(3 )在隧道内修建竖井、横通道、辅助坑道等减压构造。
[0004]这些隧道洞口附属设施在缓解洞口微气压波方面起了较大的作用，但还存在如下不足:洞口缓冲结构的作用原理是在列车进入隧道开始就起到降低微气压波的作用，实际上对有微气压波激化效应的隧道来说，仅在开始降低是不够的，隧道洞口缓冲结构最多能使微气压波降低50%左右，如遇存在微气压波激化效应的长大无砟轨道隧道，实际缓解效果还要差一些，有时不能达到预期缓解效果。
[0005]另外，在隧道内修建竖井、横通道、辅助坑道等减压构造会导致建设成本大幅增加，并不经济。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够进一步缓解微气压波且兼顾经济性的高速铁路隧道连接明洞。技术方案如下:
一种具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞，连接明洞的横截面积大于其所连接的前后两段隧道的横截面积，且连接明洞的横截面为多边形。
[0007]进一步的，所述连接明洞的横截面积与隧道的横截面积之比为1.4:l-1.55:lo
[0008]更进一步的，所述连接明洞包括竖侧壁、斜侧壁和顶部;顶部为平面结构，其侧边通过斜侧壁连接到竖侧壁。
[0009]更进一步的，连接明洞的两边侧壁上对称的设置有多组竖向开口。
[0010]更进一步的，最外侧的两个竖向开口分别到同侧隧道口的距离相等，为6?Sm。
[0011 ]更进一步的，同侧相邻的两个竖向开口的间距相等，间距为2m。
[0012]更进一步的，各竖向开口的尺寸相同，其宽度为lm，环向长度为4m。
[0013]更进一步的，所述竖向开口的下边沿与连接明洞的底部距离为1.5m。
[0014]本发明的有益效果是:本发明充分发掘了连接明洞作为缓解高速铁路隧道洞口的微气压波的作用，通过给出连接明洞最佳断面面积、开口位置和开孔尺寸等，可最大程度地缓解隧道洞口微气压波，可作为隧道进口缓冲结构和隧道内辅助坑道等常规微气压波缓解措施的有益补充，并同时兼顾了经济性。
【附图说明】
[0015]图1为本发明具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞的主视图。
[0016]图2为本发明具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞的侧视图。
[0017]图3为隧道群连接明洞构造前后测点的压力梯度值与时间的数值模拟关系曲线比较图。
[0018]图中:1-连接明洞；11-竖向开口；12-竖侧壁;13-斜侧壁;14-顶部;2-隧道。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。如图1所示，一种具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞，连接明洞I的横截面积大于其所连接的前后两段隧道2的横截面积，且连接明洞I的横截面为多边形。
[0020]由微气压波产生的机理可知，影响微气压波强度的因素包括列车进入隧道的速度，隧道的阻塞比(列车横截面积与隧道横截面积之比)等，即列车进入隧道时的速度越大，阻塞比越大时产生的微气压波就越强。那么在保证列车的时速及目前现有的建设不改变的前提下，增大连接明洞I的横截面积，则可显著减小明洞段的阻塞比，进而在很大程度上缓解微气压波的影响。
[0021]连接明洞I的横截面积与隧道2的横截面积最佳比例为1.55:1，考虑到明洞缓冲结构的占地问题，可以在此基础上再适当减小明洞的横截面积。本实施例采用的比例为1.4:1o
[0022]现有的连接明洞横截面多为圆形，采用模板施工时，工艺复杂，施工难度相对较大。为减小施工难度，尽可能的采用带棱角的结构，即连接明洞横截面采用多边形。通常最简单的情况为连接明洞采用矩形横截面，但矩形横截面容易在棱角处产生空气涡流，增加列车附近流场的复杂程度，不利于隧道洞口微气压波的缓解。所以本实施例采用钝角多边形截面，连接明洞包括竖侧壁12、斜侧壁13和顶部14;顶部14为平面结构，其侧边通过斜侧壁13连接到竖侧壁12。
[0023]为进一步增大微气压波缓解效果，亦可在连接明洞两侧壁对称设置多组竖向开口
11。本实施例以长度为20m的连接明洞为例，连接明洞的断面面积为隧道面积的1.4倍，且为等截面多边形结构，如图2所示，连接明洞两侧对称设置4组竖向开口，同侧最外侧的两个竖向开口 11分别到同侧隧道口的距离相等，为6?Sm;同侧相邻的两个竖向开口 11的间距相等，间距为2m;各竖向开口 11的尺寸相同，其宽度为lm，环向长度为4m。竖向开口 11的上边沿不超过竖侧壁12的上边沿，即不延伸到斜侧壁13及顶部14上，下边沿与连接明洞I的底部距离为1.5m，这样可有效防止积水和落石从竖向开口进入连接明洞。
[0024]以上述竖向开口 11位置及尺寸为例，且车速为300km/h，列车横截面积11.6m2，隧道横截面积为100m2，连接明洞长度为20m，连接明洞横截面积为140m2时，隧道群连接明洞前后测点的压力梯度值与时间的数值模拟关系曲线比较图如图3所示，其中，横坐标为时间，单位为s;纵坐标为压力梯度，单位为kPa/s;曲线a为本实施例所述连接明洞前方测点的压力梯度计算曲线；曲线b为本实施例所述连接明洞后方测点的压力梯度计算曲线。从图中可以看出，隧道群连接明洞采用本实施例的结构时，位于明洞结构前方隧道内测点的压力梯度峰值为6.20kPa/s，位于明洞结构后方隧道内测点的压力梯度峰值为3.87kPa/s，压力梯度峰值降低了38%。由于压力梯度与隧道出口处的微气压波峰值成正比，因此，隧道出口微气压波峰值也将降低38%左右，其减压效果显著。
【主权项】
1.一种具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞，其特征在于，连接明洞(I)的横截面积大于其所连接的前后两段隧道(2)的横截面积，且连接明洞(I)的横截面为多边形。2.根据权利要求1所述的具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞，其特征在于，所述连接明洞(I)的横截面积与隧道(2)的横截面积之比为1.4:1?1.55:1。3.根据权利要求1所述的具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞，其特征在于，所述连接明洞(I)包括竖侧壁(12)、斜侧壁(13)和顶部(14);顶部(14)为平面结构，其侧边通过斜侧壁(13)连接到竖侧壁(12)。4.根据权利要求1-3任一项所述的具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞，其特征在于，连接明洞(I)的两边侧壁上对称的设置有多组竖向开口(11)。5.根据权利要求4所述的具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞，其特征在于，最外侧的两个竖向开口(11)分别到同侧隧道口的距离相等，为6?Sm。6.根据权利要求4所述的具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞，其特征在于，同侧相邻的两个竖向开口(11)的间距相等，间距为2m。7.根据权利要求4所述的具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞，其特征在于，各竖向开口(11)的尺寸相同，其宽度为lm，环向长度为4m。8.根据权利要求4所述的具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞，其特征在于，所述竖向开口(11)的下边沿与连接明洞(I)的底部距离为1.5m。
【文档编号】E21D9/14GK105952468SQ201610511063
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】史宪明, 万晓燕, 吴剑, 陶伟明, 郑波, 冷希乔, 刘志强, 师亚龙, 廖凯, 王斌
【申请人】中铁西南科学研究院有限公司, 中铁二院工程集团有限责任公司