拉日铁路雅江峡谷段隧道地热场模拟及地热分级研究

【摘要】：新建拉萨-日喀则铁路位于青藏高原西南部,地处喜马拉雅地热带。线路穿越雅鲁藏布江峡谷段时,由地热所引发的隧道高温热害问题不仅会对施工人员安全和工程工期、投资造成极大影响,甚至还会决定线路的实际走向。 本文以新建拉萨-日喀则铁路色麦-大竹卡段雅江峡谷区为研究区域,以其地热异常情况为研究对象。在翻阅大量资料深入研究区域地质背景的基础上,结合对拉日铁路的实地勘查,对研究区地热问题的形成机理、相关地热地质背景以及地热表现形式进行了系统的分析。根据研究区内的测温钻孔实测数据,应用最小二乘法对钻孔测温数据进行了非线性拟合和预测,并运用克里格插值法对研究区地热场分布规律进行了数值模拟；在此基础上应用有限元热分析对研究区内8座隧道的地热场进行了数值模拟,根据模拟结果提出了线路通过地温异常区的优化线路；文章在最后提出了拉日铁路高温热害评价标准,对隧道地热进行了分级预测,并给出了相应的防治措施。该研究为拉日铁路雅江峡谷区线路比选提供了的理论依据,同时也为地热区的隧道施工制定了合理的施工方案标准。 【关键词】：隧道地热场 地热分级 有限元热分析 高温热害 施工预测
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U451
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 选题依据及研究意义11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 研究区构造成因的研究现状11-12
• 1.2.2 研究区地热成因的研究现状12-13
• 1.2.3 隧道地热场数值模拟的研究现状13-15
• 1.3 研究内容及思路方法15-17
• 1.3.1 研究的主要内容15
• 1.3.2 研究的方法和技术路线15-17
• 第2章 研究区工程地质条件17-23
• 2.1 研究区位置和工程概况17-18
• 2.2 地形地貌18-20
• 2.3 气候特征20
• 2.4 地层岩性20-21
• 2.5 地质构造21
• 2.6 地震特征21-22
• 2.7 水文地质条件22-23
• 第3章 研究区构造及地热活动形成机理研究23-33
• 3.1 青藏高原构造背景分析23-27
• 3.1.1 青藏高原的演化与形成23-24
• 3.1.2 青藏高原的构造特征24-27
• 3.2 青藏高原地区地热形成机理27-29
• 3.3 拉日铁路研究区域构造和地热表现特征29-33
• 3.3.1 拉日铁路研究区域地热表现特征29-31
• 3.3.2 拉日铁路研究区域构造特征31-33
• 第4章 研究区地热场空间分布规律研究33-50
• 4.1 测温数据的处理及预测33-39
• 4.1.1 钻孔测温曲线规律研究33-34
• 4.1.2 钻孔测温曲线的拟合及预测34-39
• 4.2 研究区地热场分布规律的研究方法39-40
• 4.2.1 地热场的概念39
• 4.2.2 地热场数值模拟方法39-40
• 4.3 研究区地热场数值模拟分析40-50
• 4.3.1 测温钻孔信息的数字化40-44
• 4.3.2 隧道地温分段预测44-46
• 4.3.3 研究区地热场数值模拟46-48
• 4.3.4 研究区地热分布基本特征48-50
• 第5章 隧道地热场有限元数值模拟50-74
• 5.1 有限元热分析基本原理50-54
• 5.1.1 热分析的基本概念50-51
• 5.1.2 热传递的基本概念51-53
• 5.1.3 二维热传导数学模型53-54
• 5.2 隧道地热场的数值模拟54-68
• 5.2.1 参数选取及边界条件的设定54-55
• 5.2.2 隧道地热场数值模拟55-68
• 5.3 隧道地热场模拟结果分析68-69
• 5.4 地温异常区隧道线路优化方案研究69-74
• 5.4.1 优化线路隧道地热场分布规律研究70-73
• 5.4.2 线路优化方案的确定73-74
• 第6章 隧道地热分级及隧道施工预测74-80
• 6.1 国内外高温隧道现状74-75
• 6.2 隧道地热分级标准及相应治理措施75-78
• 6.2.1 隧道地热分级标准75-76
• 6.2.2 隧道高温防护治理措施研究76-78
• 6.2.3 隧道地热分级防治措施78
• 6.3 拉日铁路隧道地热分级及施工预测78-80
• 结论80-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-88
• 攻读学位期间发表的论文及科研成果88

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