1.一种严寒地区隧道防寒门温度场的计算方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、建立隧道混合气体温度场计算模型;
S2、获取隧道外界年最低气温、外界年最大自然风风速、隧道基本参数和列车经过隧道参数;所述列车经过隧道参数包括列车通过隧道频率及列车运行时速,所述隧道基本参数包括隧道内围岩地温和隧道总长;
S3、根据隧道外界年最低气温计算隧道单侧保温层的设防长度;
S4、根据列车运行基本参数计算防寒门开启时间和该时间段内进入隧道内的自然风的风量;
S5、根据隧道保温层的设防长度计算隧道内的空气量和空气混合后的温度;
S6、根据围岩地温计算出围岩体传递给隧道内部混合空气的热量并换算为隧道内部混合空气增加的温度差;
S7、根据防寒门开启频率进行三个月时长的隧道内混合温度计算,若混合温度均大于零摄氏度,则该隧道可采用防寒门进行保温。
2.根据权利要求1所述的一种严寒地区隧道防寒门温度场的计算方法,其特征在于,所述隧道混合气体温度场计算模型包括洞内外气体温度混合及围岩体的热传导,所述列车运行基本参数包括列车设计最大运行速度、列车最短制动距离和列车长度。
3.根据权利要求1所述的一种严寒地区隧道防寒门温度场的计算方法,其特征在于,步骤S3中,根据以下公式计算得到隧道单侧保温层设防长度y:y=-0.5853t2-46.183t+207.25其中:t为隧道外界年最低气温,单位:℃。
4.根据权利要求1所述的一种严寒地区隧道防寒门温度场的计算方法,其特征在于,步骤S2中,进一步包括以下步骤:①获取通过隧道的列车的紧急制动距离及列车长度,计算出防寒门最短开启时间;
②获取隧道防寒门开启的最短时间间隔;
③获取隧道内围岩地温温度。
5.根据权利要求1所述的一种严寒地区隧道防寒门温度场的计算方法,其特征在于,步骤S4中,根据以下公式计算得到防寒门开启时间T:其中:x为列车紧急制动距离,单位:m;x1为列车长度,单位:m;v为列车速度,单位:m/s。
6.根据权利要求1所述的一种严寒地区隧道防寒门温度场的计算方法,其特征在于,步骤S5中,根据以下公式计算由隧道外进入隧道内的空气量Q外:其中:t为防寒门开启时间间隔,单位:s;H为隧道平均高度,单位:m;ω为进入隧道内自然风风速,单位:m/s;B为隧道最大跨径,单位:m。B为隧道最大跨径,单位:m。
7.根据权利要求1所述的一种严寒地区隧道防寒门温度场的计算方法,其特征在于,步骤S5中,根据以下公式计算隧道内的空气量Q内:其中:H为隧道平均高度,单位:m;y为隧道两端保温层设防长度,单位:m;B为隧道最大跨径,单位:m。
8.根据权利要求1所述的一种严寒地区隧道防寒门温度场的计算方法,其特征在于,根据以下公式计算防寒门开启时间段内隧道内的混合气体温度tcm:其中:Q外为隧道外进入隧道内的空气量,单位:m3;Q内为为隧道内的空气量,单位:m3;t外为隧道外界温度,单位:℃;t内为隧道内部温度,单位:℃。
9.根据权利要求1所述的一种严寒地区隧道防寒门温度场的计算方法,其特征在于,步骤S6中,根据以下公式计算围岩体传递给隧道内部的混合空气热量Q:其中:λ为围岩导热系数,单位为:W·m-1·℃-1; 为等温面法线方向的温度梯度,单位:℃/m;△S为围岩体上一微小面积,单位:m2。
10.根据权利要求1所述的一种严寒地区隧道防寒门温度场的计算方法,其特征在于,步骤S6中,根据以下公式计算围岩隧道围岩体传递给隧道内部混合空气的热量换算为隧道内部混合空气增加的温度差△t:其中:Q为围岩体传递给隧道内部的混合空气热量,单位:w;c为物质的比热容,单位:kg.℃;ρ为物质密度,单位:kg/m3;v为隧道内热传递的体积,单位:m3;
根据以下公式计算隧道内部的混合空气温度Th:
Th=tcm+Δt
其中:tcm为防寒门开启时间段内隧道内的混合气体温度,单位:℃;△t为围岩隧道围岩体传递给隧道内部混合空气的热量换算为隧道内部混合空气增加的温度差,单位:℃。