專利名稱：高速鐵路隧道擴(kuò)大斷面回路型減壓洞口的修建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路隧道的修建方法，特別涉及高速鐵路隧道洞口的修建方法。
背景技術(shù)：
隨著京津城際快線、鄭西、武廣時(shí)速350km/h客運(yùn)專線的開通，標(biāo)志著我國(guó)高速列 車技術(shù)的日臻完善，使國(guó)人可以期盼在不久的未來困擾十三億人民的出行問題可以徹底解 決。當(dāng)然伴隨著高速鐵路速度的提高，同時(shí)也會(huì)造成很多新的問題。當(dāng)列車以高速進(jìn)入鐵 路隧道時(shí)，列車前面將會(huì)產(chǎn)生初始?jí)嚎s波，此波沿隧道向前傳播。當(dāng)壓縮波到達(dá)隧道出口處 時(shí)，即向進(jìn)口反射成膨脹波，與此同時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)脈沖波自隧道出口向周圍地區(qū)輻射，并發(fā) 出爆炸聲，并使附近房屋的窗框、百葉窗等急劇振動(dòng)，發(fā)出“咯啦”的響聲，此脈沖波即微壓 波。列車進(jìn)入隧道所產(chǎn)生的壓縮波，影響了旅客的乘車舒適性；隧道出口微壓波的存在，對(duì) 周圍環(huán)境也造成了較嚴(yán)重的危害。微壓波的大小和壓縮波到達(dá)隧道出口時(shí)的壓力梯度值(單位時(shí)間內(nèi)的壓力差)成 正比。目前，高速鐵路隧道微壓波減緩的常用技術(shù)措施主要有一、在隧道的上方開設(shè)豎井， 通過豎井泄壓來減小壓縮波的壓力梯度峰值。對(duì)于特長(zhǎng)的隧道，往往因埋深很大，豎井施工 難度大、成本高，這種減壓方法難于推廣使用；二、擴(kuò)大隧道斷面積，通過減低阻塞比(列車 斷面積與隧道斷面積的比值)來減壓，由于采用這種方法，隧道建造工程量增加很大，其建 造成本高，因而使用也受到限制；三、提高機(jī)車車輛的氣密性，此法只能改善車廂內(nèi)的乘車 環(huán)境，提高旅客的乘車舒適性，但在機(jī)車的氣密性達(dá)到一定程度時(shí)，要想再提高氣密性，技 術(shù)難度大，維護(hù)費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)性差，不能得到很好的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種高速鐵路隧道擴(kuò)大斷面回路型減壓洞口的修建方法， 采用該方法修建的鐵路隧道洞口，能有效地降低高速列車進(jìn)入隧道所產(chǎn)生的微壓波，而且 施工容易、不受隧道周圍地形影響、建造成本低。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種高速鐵路隧道擴(kuò)大斷面回路型 減壓洞口的修建方法，其做法是A、在隧道的洞口處修建15 20m長(zhǎng)的擴(kuò)大段，擴(kuò)大段的斷面積為隧道斷面積的 1. 3 1. 6 倍；B、在隧道洞口的兩側(cè)修建與隧道平行且長(zhǎng)度為擴(kuò)大段長(zhǎng)度2 3倍的側(cè)導(dǎo)洞，側(cè) 導(dǎo)洞的外端與外界連通，側(cè)導(dǎo)洞與隧道的橫向距離為20 30m，側(cè)導(dǎo)洞的斷面積為隧道斷 面積的25% ；C、再在兩側(cè)導(dǎo)洞與隧道之間修建橫向的第一、第二和第三橫通道，第一橫通道的 縱向位置位于擴(kuò)大段的中間，斷面積為隧道斷面積的15% 20% ；第二橫通道的縱向位置 與第一橫通道的縱向位置相距10 18m，斷面積為隧道斷面積的15% 20% ；第三橫通道 的縱向位置位于側(cè)導(dǎo)洞的內(nèi)端，斷面積為隧道斷面積的10% 20%。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、在隧道洞口通過修建長(zhǎng)15 20m的斷面積為隧道斷面積1. 3 1. 6倍的擴(kuò)大 段，擴(kuò)大段的空間明顯增加，列車進(jìn)入洞口的壓縮波得到明顯的減小，明顯降低了壓縮波的 壓力峰值及壓力梯度。2、在隧道洞口(擴(kuò)大段)兩側(cè)修建側(cè)導(dǎo)洞及連通側(cè)導(dǎo)洞與隧道的第一、第二、第三 橫通道，使得隧道洞口通過側(cè)導(dǎo)洞與外界連通，增加了隧道洞口處壓縮波向外界擴(kuò)散的路 徑，從而有效地改變了初始?jí)嚎s波的波前形狀，將壓縮波分成幾個(gè)較弱的波，進(jìn)一步降低了 壓縮波的壓力峰值及壓力梯度。3、本發(fā)明僅需在隧道洞口處修建擴(kuò)大段、側(cè)導(dǎo)洞及橫通道，不受隧道周圍地形影 響、其施工容易。在相同的減壓效果下，較之直接加大隧道斷面積以減少阻塞比所增加的隧 道面積小得多，其施工成本明顯降低?？傊景l(fā)明能有效的降低隧道洞口壓縮波的壓力峰值及壓力梯度，大大削減了 高速列車進(jìn)出隧道所產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，增加旅客的乘車舒適性；也使壓縮波到達(dá)隧 道出口處時(shí)產(chǎn)生的微壓波大大減小，減小對(duì)周圍環(huán)境的危害。且施工容易，建造成本低。理論計(jì)算表明當(dāng)車速為350km/h，隧道面積為100m2，列車面積為11. Om2時(shí)，隧道 模型長(zhǎng)度取500m。隧道洞口采用本發(fā)明方法修建時(shí)，隧道內(nèi)200m測(cè)點(diǎn)處的壓力梯度峰值為 4. 9kPa/s ；而洞口不采用本發(fā)明方法修建，在其它條件均相同的情況下，相同測(cè)點(diǎn)的壓力梯 度峰值為11.6kPa/s ；本發(fā)明方法修建的隧道在出洞口處，壓力梯度峰值較現(xiàn)有隧道降低 58%。由于壓力梯度與微壓波峰值成正比，因此，隧道出口微壓波峰值也將降低58%左右， 其減壓效果顯著。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明方法修建的鐵路隧道擴(kuò)大斷面回路型減壓洞口的橫向剖視結(jié)構(gòu)示 意圖。圖2是圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖1的C-C剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明方法修建的隧道洞口與普通方法修建的隧道洞口結(jié)構(gòu)無變化的相 同條件的隧道內(nèi)測(cè)點(diǎn)的壓力梯度值與時(shí)間的數(shù)值模擬關(guān)系曲線。圖5中橫坐標(biāo)為時(shí)間、單位為秒(s)，縱坐標(biāo)為壓力梯度、單位為kPa/s。其中曲 線D為普通方法修建的隧道的曲線，曲線F為本發(fā)明修建的隧道的曲線。具體的計(jì)算條件 是車速為350km/h，隧道面積為100m2，列車面積為11. Om2時(shí)，隧道模型長(zhǎng)度取500m。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例圖1-4示出，本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
是，一種高速鐵路隧道擴(kuò)大斷面回路型 減壓洞口的修建方法，其做法是A、在隧道10的洞口處修建15 20m長(zhǎng)的擴(kuò)大段11，擴(kuò)大段11的斷面積為隧道10斷面積的1.3 1.6倍；B、在隧道10洞口的兩側(cè)修建與隧道10平行且長(zhǎng)度為擴(kuò)大段11長(zhǎng)度2 3倍的 側(cè)導(dǎo)洞12，側(cè)導(dǎo)洞12的外端與外界連通，側(cè)導(dǎo)洞12與隧道10的橫向距離為20 30m，側(cè) 導(dǎo)洞12的斷面積為隧道10斷面積的25% 35% ；C、再在兩側(cè)導(dǎo)洞12與隧道10之間修建橫向的第一、第二和第三橫通道20，21，22， 第一橫通道20的縱向位置位于擴(kuò)大段11的中間，斷面積為隧道10斷面積的15% 20%; 第二橫通道21的縱向位置與第一橫通道的縱向位置相距10 18m，斷面積為隧道10斷面 積的15% 20%;第三橫通道22的縱向位置位于側(cè)導(dǎo)洞12的內(nèi)端，斷面積為隧道10斷面 積的10% 20%。圖5是本發(fā)明方法修建的隧道洞口與普通方法修建的隧道洞口結(jié)構(gòu)無變化的相 同條件的隧道內(nèi)測(cè)點(diǎn)的壓力梯度值與時(shí)間的數(shù)值模擬關(guān)系曲線。圖5中橫坐標(biāo)為時(shí)間、單 位為秒(s)，縱坐標(biāo)為壓力梯度、單位為kPa/s。其中曲線D為普通方法修建的隧道的曲線， 曲線F為本發(fā)明修建的隧道的曲線。具體的計(jì)算條件是車速為350km/h，隧道面積為100m2， 列車面積為11. Om2時(shí)，隧道模型長(zhǎng)度取500m。從圖5可以看出，隧道洞口采用本發(fā)明方法修建時(shí)，隧道內(nèi)200m測(cè)點(diǎn)處的壓力梯 度峰值為4. 9kPa/s ；而洞口不采用本發(fā)明方法修建，在其它條件均相同的情況下，相同測(cè) 點(diǎn)的壓力梯度峰值為11.6kPa/s ；本發(fā)明方法修建的隧道在出洞口處，壓力梯度峰值較現(xiàn) 有隧道降低58%。由于壓力梯度與微壓波峰值成正比，因此，隧道出口微壓波峰值也將降低 58%左右，其減壓效果顯著。
權(quán)利要求
1. 一種高速鐵路隧道擴(kuò)大斷面回路型減壓洞口的修建方法，其做法是A、在隧道(10)的洞口處修建15 20m長(zhǎng)的擴(kuò)大段(11)，擴(kuò)大段(11)的斷面積為隧道 (10)斷面積的1.3 1.6倍；B、在隧道(10)洞口的兩側(cè)修建與隧道(10)平行且長(zhǎng)度為擴(kuò)大段(11)長(zhǎng)度2 3倍的 側(cè)導(dǎo)洞(12)，側(cè)導(dǎo)洞(12)的外端與外界連通，側(cè)導(dǎo)洞(12)與隧道(10)的橫向距離為20 30m，側(cè)導(dǎo)洞(12)的斷面積為隧道(10)斷面積的25% 35% ；C、再在兩側(cè)導(dǎo)洞(1 與隧道(10)之間修建橫向的第一、第二和第三橫通道(20，21， 22)，第一橫通道00)的縱向位置位于擴(kuò)大段(11)的中間，斷面積為隧道(10)斷面積的 15% 20%;第二橫通道的縱向位置與第一橫通道的縱向位置相距10 18m，斷面積 為隧道(10)斷面積的15% 20%;第三橫通道02)的縱向位置位于側(cè)導(dǎo)洞(12)的內(nèi)端， 斷面積為隧道(10)斷面積的10% 20%。
全文摘要
一種高速鐵路隧道擴(kuò)大斷面回路型減壓洞口的修建方法，其做法是A、在隧道的洞口處修建斷面積為隧道斷面積的1.3～1.6倍的擴(kuò)大段；B、在隧道洞口的兩側(cè)修建與隧道平行且與外界連通的側(cè)導(dǎo)洞，側(cè)導(dǎo)洞與隧道的橫向距離為20～30m，側(cè)導(dǎo)洞的斷面積為隧道斷面積的25％～35％；C、再在兩側(cè)導(dǎo)洞之間修建兩條橫向貫通側(cè)導(dǎo)洞和隧道的第一、第二和第三橫通道。采用該方法修建的鐵路隧道洞口，能有效地降低高速列車進(jìn)入隧道所產(chǎn)生的微壓波，而且施工容易、設(shè)置不受隧道周圍地形影響、建造成本低。
文檔編號(hào)E21D9/14GK102128036SQ20111003636
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者付業(yè)凡, 全曉娟, 周佳媚, 張超, 王英學(xué), 申玉生, 賀旭洲, 高波, 高玄濤 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)