寒区隧道温度简谐波传热特征与影响因素的敏感性

为探究寒区隧道温度场的时空演化规律,以波的视角从时间尺度和空间尺度建立了寒区隧道温度简谐波径向传热模型,基于傅里叶传热定律推导了寒区隧道温度简谐波径向传热表达式;依托兴安岭公路隧道温度测试结果,验证了温度简谐波径向传热表达式的可行性,分析了温度简谐波沿隧道径向深度的分布特征与随冻融周期的变化规律;采用系统稳定分析法,研究了温度简谐波对各影响因素归一化的敏感度因子.研究结果表明:沿隧道径向深度0.00～4.00 m,温度振幅呈负指数函数形式衰减,变化范围为11.67℃～0.45℃;温度相位移呈正比例函数形式增大,变化范围为0.00～75.24 d;年平均温度呈线性升高的趋势,变化范围为-0.62℃～1.98℃;受隧道区气温逐年变暖趋势的影响,隧道进口端壁面年平均温度从2016～2019年升高了约0.75℃,年平均温度随冻融周期逐年增大,2.00 m深度内年平均温度受冻融周期影响较大,超过2.00 m年平均温度受冻融周期影响相对较小;隧道进口端壁面温度振辐从2016～2019年衰减了1.48℃,温度振幅随冻融周期逐年衰减,2.00 m深度内温度振幅衰减较快,超过2.00 m温度振幅衰减较慢;隧道进口端壁面日相位从2016～2019年延迟了7.20 d,日相位随冻融周期逐年增大.温度简谐波对各影响因素的敏感性由高到低依次为壁面温度振幅、壁面年平均温度、围岩含冰率、围岩含水率、围岩孔隙率、骨架颗粒的质量热容量与导热系数.