隧道施工生命 救援通道

   由于超高分子量聚乙烯隧道逃生管道材料重量輕拆裝和搬運(yùn)方便,；管道韌性好,、抗沖擊強(qiáng)度高,，受到強(qiáng)外力沖擊時(shí)瞬間變形，吸收大量沖擊能量,，然后迅速恢復(fù)原來(lái)形狀,，為公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了極為安全可靠的保障；管道環(huán)剛度高,、耐壓性好,、不易變形，在公路隧道施工中發(fā)生坍塌時(shí),，承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般管道,。交通部門采用新材料（超高分子量聚乙烯）對(duì)公路 隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 同時(shí),，新型應(yīng)急救援通道的結(jié)構(gòu)尺寸符合人體工程學(xué)原理,，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，拆裝方便,。 zui后,，通過對(duì)超高分子量聚乙烯逃生管道和鋼管進(jìn)行抗沖擊性對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了超高分子量聚乙烯逃生管道應(yīng)用于隧道施工應(yīng)急救援的可靠性,。

隧道施工生命 救援通道

     超高分子量聚乙烯隧道逃生管道具有優(yōu)異的綜合性能,，具有 其他工程塑料*的耐沖擊性、抗壓性,、耐磨損,、抗老化、輕質(zhì)性,，且耐化學(xué)腐蝕,、衛(wèi)生無(wú)毒、不易 粘附,，在國(guó)外被稱為“神奇的塑料",。因此，其在機(jī)械,、交通運(yùn)輸,、紡織、造紙,、礦業(yè),、農(nóng)業(yè)、化工等領(lǐng)域,，具有廣泛的引用前景,。
●重量輕、僅為鋼管重量的1/3左右,，拆裝和搬運(yùn)方便,。
●管道韌性好,、抗沖擊強(qiáng)度高，受到強(qiáng)外力沖擊時(shí)瞬間變形,，吸收大量沖擊能量,，然后迅速恢復(fù)原來(lái)形狀，為公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了極為安全可靠的保障,。
●管道環(huán)剛度高,、耐壓性好、不易變形,，在公路隧道施工中發(fā)生坍塌時(shí),，承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般管道。
尺寸設(shè)計(jì)

   根據(jù)應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)的美國(guó)著名專家阿爾文·R·蒂利對(duì)人體測(cè)量學(xué)的研究成果可知,，人在爬行移動(dòng)時(shí),，較舒適的情況下爬行高度為800mm，爬行長(zhǎng)度為1520mm,，如圖2所示,。

    阿爾文·R·蒂利指出，在全身進(jìn)入式上下通行的圓形洞口底部出入口爬行通過時(shí),，圓管的zui小直徑為585mm,。 因此，公路隧道施工新型應(yīng)急救援通道的內(nèi)徑必須≥585mm,，才能保證人體的正常 通過,。
     同時(shí)，考慮到公路隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,，應(yīng)急救援通道的外徑不宜過大,，否則對(duì)施工的影響較大，故取超高分子量聚乙烯管道的外徑為800mm,。

 
    薄壁圓管在受到隧道頂部大能量塊石側(cè)向沖擊的過程中,，結(jié)構(gòu)下半部分的整體彎曲變形較小，變形以沖擊點(diǎn)局部凹陷為主,。
根據(jù)Hertxz接觸力學(xué)理論，采用Thornton假設(shè),，設(shè)材料具有理想彈塑性,，則兩接觸物體之間的接觸壓力，在能量分析的基礎(chǔ)上,，圓管受到側(cè)向沖擊時(shí)局部凹陷值△與側(cè)向載荷 P之間的關(guān)系,，則可推出圓管受到側(cè)向沖擊時(shí)局部凹陷值，為圓管材料的屈服應(yīng)力,；Ｈ為圓管的厚,；Ｄ為圓管的直徑,。
    超高分子量聚乙烯隧道逃生管道（分子量約為250萬(wàn)），規(guī)格為Φ800*30其主要參數(shù)取值為：屈服強(qiáng)度σ1=3.7GPa,，彈性模量：E1=700MPa,；泊松比ν1=0.42； 密度：ρ1=950kg/m3　,。

    沖擊試件為塊狀花崗巖,，初步選定巖塊直徑為0.67m，巖體參數(shù)取值為：彈性模量 E2=40GPa,， 泊松比ν2=0.2 ,，密度ρ2=2500kg/m3。 巖塊重量 W=400kg,。
       取隧道中心及邊頂部到圓管頂部的高度的極限值H為7m和5m,將塊石自由釋放,，分別對(duì)超高分子量聚乙烯隧道逃生管道和鋼管進(jìn)行沖擊，此時(shí)可根據(jù)能量守恒定律計(jì)算出巖塊下落速度,，分別為v1=11.7m/s和v1=9.9m/s,。 取不同圓管壁厚H進(jìn)行計(jì)算，不同壁厚尺寸的圓管沖擊變形值得計(jì)算結(jié)果如表1 所示,。

      從表1中可以看出,，隨著圓管壁厚的增加，塊石下落引起的圓管凹陷變形值越來(lái)越小,。當(dāng)塊石下落高度ｈ＝7ｍ時(shí),、壁厚Ｈ＝24mm時(shí)，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的凹陷變形值Δ＝0.048m,，約為圓 管直徑的8%,；當(dāng)下落高度h＝5ｍ時(shí)、壁厚Ｈ＝24mm時(shí),，凹陷變形值 Δ＝0.038m,，變形值更小。此時(shí),，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道變形凹陷后,，管內(nèi)的通行 空間為588mm，滿足人體工程學(xué)要求,，人能安全通過應(yīng)急通道,。當(dāng)壁厚較小時(shí)，變形值增大,，可能不安全%當(dāng)壁厚更大時(shí),，盡管安全性增加，但管材重量 也隨之增加，致使成本上升,，搬運(yùn)困難,。 因此，設(shè)計(jì)中取超高分子量聚乙烯隧道逃生管道壁厚為24mm以上是適宜的,。