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摘要: 为了揭示隧道温度场的变化规律, 以某寒冷地区公路隧道为依托, 选择11个测试断面, 对隧道拱顶、拱腰、边墙和路面四个部位的温度进行1.5a的长期测试, 采用正弦函数回归法, 对测试数据进行分析。结果表明: 隧道洞内的年气温变化具有周期性, 随时间大致呈正弦曲线变化; 隧道内纵向气温随着进入隧道距离的增大, 年平均温度逐渐下降, 年温度振幅也下降, 其变化规律呈指数函数曲线变化关系; 隧道围岩温度在径向一定范围内, 随着径向深度的增加, 年平均温度上升, 年温度振幅衰减, 并且呈指数函数曲线变化关系; 防水夹层对隧道保温隔热是有利的。Abstract: In order to discove the variation rules of tunnel temperature field, eleven sections of a highway tunnel in cold area were chosen, four positions were confirmed including crown, shoulder, wall and road face, their temperatures were tested in 1.5 a, and test data were analyzed by using mathematical statistic-sine function regression method.The result shows that the variation rule of yearly temperature in tunnel was periodical, basically accords with sine curve; vertical yearly temperature and shake amplitude decrease gradually with the increase of the distance entering into tunnel, and the changing rule was exponent curve; the relation between yearly temperature and radial depth was also exponent curve with in certain area, radial yearly temperature increases, but temperature shake amplitude decreases; water-proof layer was effective against thermal retardation.
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图 6 年温度振幅与深度的关系
Figure 6. Relationship curves of yearly temperature amplitude and depth
表 1 隧道内各测试断面气温变化参数
Table 1. Paramters of temperature variation for test sections in tunnel
测试断面 距西洞口距离(距东洞口距离)x/m 年平均温度ty/℃ 年温度振幅Ay/℃ 日相位D0/d 西洞口外50 m -50 7.92 17.49 101 第1测试断面 3 7.20 16.70 102 第2测试断面 8 7.02 16.56 102 第3测试断面 15 6.87 16.48 101 第4测试断面 25 6.69 16.39 100 第5测试断面 50 6.59 16.34 100 第6测试断面 101(-84) 6.59 16.34 100 第7测试断面 135(-50) 6.62 16.48 101 第8测试断面 160(-25) 6.68 16.57 101 第9测试断面 170(-15) 6.77 16.62 101 第10测试断面 177(-8) 6.82 16.80 101 第11测试断面 182(-3) 6.92 17.00 101 东洞口外50 m 235(50) 7.56 17.65 102 
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表 2 拱顶衬砌表面各测点气温变化参数
Table 2. Paramters of temperature variation for test points on inner surface of vault
测试断面 距西洞口距离(距东洞口距离)x/m 年平均温度ty/℃ 年温度振幅Ay/℃ 日相位D0/d 第1测试断面 3 9.16 15.85 116 第2测试断面 8 8.69 15.38 111 第3测试断面 15 8.26 15.10 111 第4测试断面 25 9.33 13.59 113 第5测试断面 50 8.66 14.80 107 第6测试断面 101(-84) 7.18 13.42 111 第7测试断面 135(-50) 5.56 14.21 116 第8测试断面 160(-25) 6.56 13.76 113 第9测试断面 170(-15) 7.22 14.90 111 第10测试断面 177(-8) 7.30 15.10 112 第11测试断面 182(-3) 6.26 15.34 117
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表 3 第1测试断面不同部位表面温度变化参数
Table 3. Paramters of surface temperature variation at different locations of first section
测试断面 部位 年平均温度ty/℃ 年温度振幅Ay/℃ 日相位D0/d 第1测试断面 拱顶 9.16 15.85 116 拱腰 8.44 15.78 113 边墙 8.32 15.63 113 路面 8.64 15.65 109
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表 4 第6测试断面不同部位表面温度变化参数
Table 4. Paramters of surface temperature variation at different locations of sixth section
测试断面 部位 年平均温度ty/℃ 年温度振幅Ay/℃ 日相位D0/d 第6测试断面 拱顶 7.18 13.42 111 拱腰 5.95 13.95 118 边墙 5.60 13.37 117 路面 7.26 13.97 122
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表 5 第6测试断面边墙处不同深度温度变化参数
Table 5. Paramters of temperature variation in different depths at edge wall location of sixth section
测试断面 距离衬砌表面距离r/cm 年平均温度ty/℃ 年温度振幅Ay/℃ 日相位D0/d 第6测试断面 0 5.60 13.37 117 20 7.11 13.32 117 45 7.00 10.77 128 65 6.77 10.08 129 100 7.70 9.47 129 145 8.11 8.59 129
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表 6 第6测试断面路面不同深度温度变化参数
Table 6. Paramters of temperature variation in different depths at road surface location of sixth section
测试断面 距离衬砌表面距离r/cm 年平均温度ty/℃ 年温度振幅Ay/℃ 日相位D0/d 第6测试断面 0 7.26 13.97 122 24 6.15 12.72 123 44 6.62 12.55 123 79 6.77 11.54 126 124 7.18 10.54 129
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