川西高原公路隧道結構抗凍、保溫層計算、通風海拔高度系數(shù)、供氧量計算

1、DB51/T XXXX 2020附錄 A（資料性附錄）海拔高度與最冷月平均氣溫關系依據典型隧道現(xiàn)場測試與資料調研結果，川西高原海拔高度與最冷月平均氣溫關系可表示為公式( A.1 ) ，隨海拔高度升高，最冷月平均氣溫如圖A.1 和表 A.1 所示。t13.55.610 3 h( A.1 )式中：t最冷月平均氣溫，；h海拔高度， m。15/10溫氣 5均平月 0冷最 -5-10 -15 -20 -250100020003000400050006000海拔高度 /m圖 A.1最冷月平均氣溫與海拔高度的關系表 A.1最冷月平均氣溫與海拔高度的關系海拔高度 ( m)1 0001 5002 0002 50

2、030003 5004 0004 2004 5005 000最冷月平均氣溫7.95.12.3- 0.5-3.3- 6.1- 8.9- 10.0- 11.7- 14.5( )42DB51/T XXXX 2020附錄 B（資料性附錄）海拔高度與氧氣含量關系依據典型隧道現(xiàn)場測試與資料調研結果，川西高原海拔高度與大氣壓力關系可表示為公式( B.1) ，氣管氧分壓與大氣壓力關系可表示為公式( B.2) 。P101.33 （1h5.26(B.1)）44329Po2Fo（2P6.27）( B.2)式中：Po2 氣管氧分壓 , kPa；Fo2 吸入氣體中氧濃度 , %( 計算時通常取20.9%) ；h海拔高度

3、 , m。隨海拔高度升高，大氣壓力、氣管氧分壓、對應0m 海拔氧氣含量如圖B.1 、圖B.2、圖 B.3 和表B.1 所示。100)a90Pk/力壓氣80大706050010002000300040005000海拔高度 /m圖 B.1大氣壓力與海拔高度的關系20）aPk18（壓分 16氧管 14氣121080100020003000400050006000海拔高度 /m圖 B.2氣管氧分壓與海拔高度的關系43DB51/T XXXX 2020%20/量含氣 18氧拔海 16m0應對 141210010002000300040005000海拔高度 /m圖 B.3對應 0m 海拔氧氣含量與海拔高度的

4、關系表 B.1海拔高度與氧氣含量關系海拔高度 ( m)1 0001 5002 0002 5003 0003 5004 0004 5005 000大氣壓力 ( kPa)89.8784.5679.4974.6870.1165.7661.6457.7354.02氣管氧分壓 ( kPa)17.4716.3615.3014.3013.3412.4311.5710.759.98對應 0m 海拔氧氣含量 ( %)18.4717.3016.1815.1114.1013.1412.2311.3710.5544DB51/T XXXX 2020附錄 C（資料性附錄）隧道結構抗凍計算凍脹力計算應視當?shù)氐淖匀粭l件、圍巖

5、冬季含冰量、 襯砌防凍構造及排水條件等確定。當隧道所在區(qū)域的最冷月平均氣溫低于- 10時 ( GII-3 和 GIII型襯砌 ) ，隧道結構設計應計入凍脹力；當無實測資料時，可按下式計算：2D1(1II )cD3D2D1(1 2 II )bPbcb(C.1)1 I18D1D2 (1II)2a2 b2 (1 2 I )II1II(b 2a2 )EI2 D1 D2(1 2 II)EIID3D2D1(1 2 II )EIIbb(12II )(k1)lnb1C1 bC22 1II(k2)22b(C.2)c(12II )(k1)1C1 cC2clnc2(1II)(k2)22cC1k 1 (12II) c

6、2lncb2 ln b(34 II)k(1+4 II4II2 )k2b2c2(1II )2(1II )( C.3)b 2c2 (ln bC2ln c) k12 c2b 2(1II )k2D1c2， D2b2，D3EII (1III )2(c2b22(c222EIII (1(C.4)b )II )式中：Pb 襯砌所受的凍脹壓力, kPa；k 凍結圍巖沿隧道徑向線凍脹系數(shù)與沿隧道環(huán)向線凍脹系數(shù)的比值，一般在2 3，也可以根據試驗確定； 凍結圍巖體積膨脹系數(shù)，可以根據調查或試驗結果確定，或參考表C.1；a、 b、 c 襯砌內半徑、襯砌外半徑、凍結圈外半徑，其中C 一般根據實測或地表最大凍結深度估算，

7、 m；E I 、 EII 、 EIII 襯砌混凝土、凍結圍巖、未凍結圍巖的彈性模量，kPa；I 、 II 、 III 襯砌混凝土、凍結圍巖、未凍結圍巖的泊松比。表 C.1圍巖凍脹性分級凍脹類別不凍脹弱凍脹凍脹強凍脹特強凍脹土平均凍脹率 11 3.53.5 66 1212巖體平均凍脹率 0.130.13 0.470.470.80.81.61.645DB51/T XXXX 2020附錄 D（資料性附錄）隧道保溫層計算D.1川西高原隧道防凍保溫一般采用表面鋪設防凍保溫層方式，防凍保溫層厚度可根據實測黏土最大凍結深度按式( D.1) 計算確定：1 r11rlnrln(D.1)1r式中：防凍保溫層的厚度

8、，m；1黏土最大凍結深度，m；1圍巖的導熱系數(shù)，W/ ( m· °C) ；防凍保溫層的導熱系數(shù)，W/( m· °C) ；r 隧道的當量半徑，m。D.2防凍保溫層長度可按式( D.2) 計算確定：L=155× (- t) 0.604(D.2)式中：L 保溫段長度 , m；t洞口溫度，即最冷月平均氣溫, 。D.3通過 10 余座川西已運營公路隧道測試，結果表明最冷月隧道洞口段平均風速對縱向溫度影響較大，隧道防凍保溫層設置長度宜根據通風風向和風速進行修正，修正后值可參考表D.3 。表 D.3 不同風向、風速下保溫設防長度修正建議值最冷月隧道洞口段平均

9、風速 ( m/s)洞口最冷月平- 5-5-2- 2000 225 5均溫度 ()長度 ( m)0-515035015035003500 400450600600 1 0001 000- 5- 10250350250350300550400 6505001 050800 1 6501 650- 10 300 300 500650 8001 1501 650注 1：表格在黑川希范公式計算長度基礎上修正。注 2：洞口段平均風速由洞口吹向洞內為正，反之為負。46DB51/T XXXX 2020附錄 E（資料性附錄）隧道通風海拔高度系數(shù)E.1考慮 CO 的海拔高度系數(shù)川西高原公路隧道考慮CO 的海拔高度

10、系數(shù)宜按式 ( E.1) 計算：fh 0.8942.644 10 4 h( E.1)式中：fh考慮 CO 的海拔高度系數(shù)；h海拔高度， m?？紤] CO 的海拔高度系數(shù)如圖E.1 和表 E.1 所示。2.5數(shù)系 2.3度高2.0拔海的1.8OC慮考 1.5 1.31.00.8010002000300040005000海拔高度 /m圖 E.1考慮 CO 的海拔高度系數(shù)注：當取值超出圖示范圍時，可作直線延伸。表 E.1 考慮 CO 的海拔高度系數(shù)海拔高度 ( m)2 0002 5003 0003 5004 0004 5005 000考慮 CO 的海拔修正系數(shù) ( fh)1.421.561.691.8

11、21.952.082.22E.2 考慮煙塵的海拔高度系數(shù)川西高原公路隧道考慮煙塵的海拔高度系數(shù)可按式( E.2) 計算：fh( VI )0.896 4.00 10 4 h( E.2)式中：fh( VI ) 考慮煙塵的海拔高度系數(shù)；h海拔高度， m?？紤]煙塵的海拔高度系數(shù)如圖E.2 和表 E.2 所示。47DB51/T XXXX 2020數(shù) 3.0系度高 2.5拔海的霧 2.0煙慮考1.51.0010002000300040005000海拔高度 /m圖 E.2考慮煙塵的海拔高度系數(shù)注：當取值超出圖示范圍時，可作直線延伸。表 E.2考慮煙塵的海拔高度系數(shù)海拔高度 ( m)2 0002 5003 0003 5004 0004 5005 000考慮煙塵的海拔高度系數(shù) ( fh (VI )1.701.902.102.302.502.702.9048附錄 F（資料性附錄）隧道供氧量計算DB51/T XXXX 2020F.1鼻吸式供氧流量可按式( F.1) 計算：v式中：v供氧流量， L/min ；vi 吸氧濃度， %；vs設備供氧濃度，%。F.2彌散式供氧流量計算1. 人員耗氧量應按下式計算：vi0.214vs( F.1)QRNRQ1R式中：Q1空間內人員每小時總耗氧流量，m3/h；QR空間內單人每小時總耗氧流量，m3/h；NR空間內活動人數(shù)；R供氧管道出口氧氣濃度，%。2. 空間需