长大铁路隧道火灾模型试验与防灾救援研究

结合模型试验和数值模拟的方法,对不同通风风速和火灾规模条件下的隧道温度场和烟气场规律进行了研究,总结了温度沿隧道纵向的分布规律、温度随时间变化的规律、烟气浓度沿纵向的分布规律、烟气浓度随时间的变化规律等,并且使用STEPS软件对火灾发生后人员的逃离疏散模型进行计算。通过研究,建议将8 min(480 s)作为疏散时间的上限参考值,且一般长大铁路隧道需设置定点救援通道,以9条,60 m间距为宜。     

基于FDS的T型电缆隧道火灾探究

为了获取T型电缆隧道火灾参数,研究隧道内空气温度及火灾烟雾浓度随时间、空间的分布情况,利用FDS软件建立T型电缆隧道模型,对电缆隧道火灾进行全尺寸模拟.通过对模拟实验数据处理和分析,给出了电缆隧道发生火灾时烟气和氧气体积分数以及纵向温度的变化规律,为现实灭火救援以及火灾中逃生提供理论依据.     

城市过江隧道火灾疏散救援对策探讨

对城市过江隧道的火灾特点进行了分析,以长江南京段上游过江隧道为研究对象,通过对不同火灾场景的隧道内烟气流动进行模拟分析,根据研究及分析结果,从疏散救援通道的设置、疏散救援路径的确定和火灾通风模式的选择等方面,探讨了城市过江隧道火灾疏散救援对策.     

隧道火灾状况下利用联络通道疏散人群的可行性研究

利用PHOENICS模拟了两种纵向风速下隧道内火灾烟气的发展情况,分析了人员疏散方向离火源点不同距离处烟气的温度和浓度分布。提出了利用联络通道来疏散部分人群的方法,得出了使联络通道内无烟的纵向通风速度,为提出全面的地铁区问隧道火灾人员疏散模式提供有益参考。     

通过模型试验与数值模拟对隧道火灾烟气控制策略的研究

为满足隧道火灾安全体系研究方面的需要,本文以中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室的隧道试验台为对象,进行了比例模型隧道火灾试验,并利用Fire Dynamics Simulator(FDS)软件对该实验在不同纵向风速控制条件下的火灾烟气层沉降速度进行了计算机模拟,通过试验与模拟结果的对比,给出了不同纵向通风速度下,隧道火灾时烟气层沉降速度的变化规律,并提出了烟气分层化临界风速这一概念,为隧道火灾的控制、救援和人员疏散提供了一定的参考价值.     

设排烟道隧道的烟气逆流长度与临界风速研究

隧道火灾是运营公路隧道的主要灾害。为有效控制隧道火灾,采用理论分析和数值模拟相结合的方法研究了设排烟道隧道的火灾烟气逆流长度与临界风速。以国内常见的双车道隧道尺寸建立模型,分析了排烟速率和纵向通风速率对烟气逆流长度的影响,提出了临界风速的预测模型。并将其通风效果与常规未设排烟道的纵向通风做了比较。结果表明:未设排烟道时,纵向风速还未达到临界风速时,火灾下游烟气的层化状态就已破坏。设排烟道能及时排出火灾产生的烟气,有利于保持烟气的层化状态,有效改善火灾时的隧道环境,为火灾下游人员的疏散救援提供了有利条件。同时,设置排烟道有利于减小逆流长度和临界风速。随着排烟速率的增大,相应的临界风速呈指数函数递减的特性。     

长大隧道火灾安全疏散研究

在调研分析国内外长大隧道疏散模式的基础上,以虹梅南路隧道为研究对象,采用CFD软件对不同排烟方式下隧道火灾进行数值模拟,结果表明:不同的排烟方式下隧道内烟雾和温度场纵向分布扩散规律不同,采用单侧排烟时,烟雾向火源下游聚集,温度升高很快,有害气体浓度升高,无法提供合适的逃生环境;而采用双侧排烟时,烟雾向两侧蔓延,浓度和温度较小,满足火灾通风要求。最后,通过数值模拟人员疏散过程,计算结果表明,现有的排烟措施能够满足疏散安全要求。     

隧道火灾过程的动态数值模拟

为了解某特长隧道发生火灾后,隧道内烟雾及温度的分布情况,利用地下工程火灾原理建立了计算隧道内空气温度、壁面温度及火灾烟雾浓度的火灾模型,并编制了动态仿真程序.对隧道内不同位置发生火灾时,隧道内空气温度、壁面温及火灾烟雾浓度随时间、空间的分布情况进行了模拟计算,给出了隧道内不同位置发生火灾时不发生烟气回流的通风控制要求,并分析了火灾时高温烟气对风机损坏的情况.     

高海拔双向行车公路隧道火灾控烟风速研究

雀儿山隧道为高海拔双向行车公路隧道,发生火灾后需要兼顾火灾点两侧人员的疏散,烟气控制较单向行车隧道复杂。采用FDS软件对雀儿山隧道进行火灾三维数值模拟,研究了高海拔双向行车公路隧道火灾时的烟气流动规律和能见度分布规律。研究结果表明:高海拔隧道火灾烟气流动比低海拔隧道速度快;纵坡隧道发生火灾时,若不采取任何控烟措施,烟流在火风压效应的作用下会从高洞口排出,而烟流沿下坡方向的蔓延距离仅在10 m左右,火灾烟气沿火灾点两侧蔓延极不对称;当隧道高洞口控制风速过大或横通道内控制风速过小时,易出现烟气蔓延对称性不佳或烟气窜入横通道,故二者应合理取值;当隧道高洞口施加0.5 m/s的风速、横通道施加1.0 m/s的风速时,烟气在火灾点两侧基本呈对称蔓延,且火灾两侧的能见度也基本对称;建议类似于依托工程的单洞双向行车公路隧道火灾疏散救援阶段,隧道高洞口风速控制在0.5 m/s左右、横通道内风速控制在1.0 m/s左右,以利于人员逃生。     

城市长大公路隧道火灾纵向排烟分析研究

隧道火灾是公路交通安全的重大隐患。本文以某长大城市公路隧道作为工程研究对象,针对其不同规模和风速的火灾工况,以能见度为评价指标,使用CFD数值模拟手段对其隧道火场逃生环境进行安全分析与评价。该隧道盾构段长3390m,外径14.5m,特殊火灾工况下采用完全纵向通风。研究表明,当隧道发生火灾时,纵向排烟模式能够控制烟气蔓延,大断面隧道的上部空间维持稳定的烟气层,隧道下部环境有利于疏散逃生和消防救援。     

Performance validation of a hybrid ventilation strategy comprising longitudinal and point ventilation by a fire experiment using a model-scale tunnel

We examined the exhaust performance of a hybrid ventilation strategy for maintaining a safe evacuation environment for tunnel users in a tunnel fire. The hybrid ventilation strategy combines the longitudinal ventilation strategy with the point ventilation strategy which is a type of transverse ventilation strategy. The model tunnel developed by this study was scaled to 1/5 the size of a full-scale tunnel. The model-scale experiment was performed taking into consideration Froude's law of similarity. Measurement items were the distribution of temperature and concentration of smoke inside the tunnel, longitudinal wind velocity, mass flow of smoke in the point ventilation duct, and the heat release rate of the fire source. The following main conclusions were obtained. The smoke height was constant even when varying the extraction rate of smoke from the ceiling vent. The backlayering length and critical velocity of the smoke flow in the hybrid strategy could be predicted by the methodology developed by using the longitudinal strategy. The hybrid strategy maintained a safe evacuation environment on both sides of the tunnel fire.     

高海拔隧道全尺寸火灾烟气及温度场特征试验研究

通过对海拔为4100m的高海拔隧道进行全尺寸火灾试验,揭示高海拔隧道火灾烟气下沉及温度场变化特征。试验采用三种不同尺寸火源(0.8m2、1.0m2、2.0m2),对隧道火灾烟气蔓延特征、火区最高温度、隧道拱顶纵向温度分布进行研究。试验研究结果表明：隧道火灾试验初期及燃烧稳定阶段,火源附近隧道上层烟气与下层冷空气分界明显,火灾后期烟气下沉严重;较小风速有利于高海拔隧道小规模火灾烟气逆流层纵向和垂向蔓延的控制。隧道火灾温度场研究表明：隧道火灾温升速率随火源热释放率增大而增加;火源附近20m范围内温度衰减速率较快,远火源区域隧道拱顶纵向温度衰减较慢,趋于平缓;通过对火源上方拱顶烟气温度分析,发现隧道火灾探测采用差温报警模式较定温报警模式更加有效,并得出10℃/min的温升速率可基本满足高海拔隧道小规模火灾的初期报警;隧道拱顶纵向温度分布规律导致火源远场烟气下沉严重而近火源区域烟气层化较好的特征。高海拔隧道火灾温度分布特性试验研究,可为高海拔隧道火灾动力特性研究提供依据,为高海拔隧道人员疏散逃生提供指导及建议。     

高海拔隧道防烟策略及疏散通道间距探讨

为了确定高海拔环境下特长公路隧道的服务隧道防烟通风策略及人员疏散通道最佳间距,采用FDS和Pathfinder建立了主隧道+服务隧道的通风排烟及人员疏散仿真模拟平台,分析50 MW火灾规模下隧道内烟气运动规律及人员疏散过程,基于克拉尼公式和FED准则综合判定ASET(可用安全疏散时间)。针对低氧气环境下人员运动效率低下的这一背景情况,对人员疏散速度进行折减,进一步确定RSET(必须安全疏散时间)。结果表明:服务隧道内纵向风速1.6 m/s可保证服务隧道内1 200 s时间范围内无烟,考虑高海拔地区火灾增长系数的折减,人员可用安全疏散时间呈现为“W”形,下游200 m处可用安全疏散时间最少,结合人员必须安全疏散时间分析,人行通道间距宜设置为200 m。     

基于风险分析的长大隧道火灾安全疏散

火灾是近年来发生在长大隧道内令人倍受关注的灾害问题,对火灾发生情形下的人员疏散及救援等问题进行研究,显得非常必要.目前长大隧道内的逃生方式大致有以下几种情形,联络通道式、横通道式、车道板式和竖井逃生洞口等.本研究进行基于风险理论指导下的火灾疏散技术研究,将火灾发生情形下的风险制定为四级,分别为:可忽略的,稍加关注的,严重的与灾难性的.并进行基于2级火灾风险等级反向设计隧道逃生结构,运用CFD技术对发生于隧道内的火灾风险事故进行模拟,对长大隧道联络通道式结构间距进行优化设计,得到结论:在通风速度为3.0m/s情形下,联络通道间距设计为100m以下时,能满足火灾时的安全疏散,并指出这样的疏散方式所构成的风险等级,虽然是可被社会接受的,但仍然在建设期需予以考虑.     

火灾工程在厦门翔安隧道项目中的应用

近年来,许多国家都发生了不同程度的公路隧道火灾事故,在国际上引起了广泛的关注。因此,火灾工程分析方法在国际隧道防火设计上的应用越来越普遍。通过引入可维生环境的设计概念,当隧道内发生火灾时,利用纵向通风模式达到满足隧道内人员疏散逃生要求的目的。厦门翔安隧道是国内第1条大断面海底隧道,全长约9 km,海底隧道长5.95 km。本文首先分析了厦门翔安隧道的特点,然后引入了国际上常用的进行火灾工程分析所使用的可维生环境概念,最后对该工程进行了火灾模拟分析。假定隧道内发生火灾的最大释热量为30 MW,分析后发现设计单位采用的2.5 m/s临界风速不能满足火灾工况下的烟控要求,烟气有回流现象发生。因此建议临界风速由2.5 m/s提高到3.0 m/s,确保烟气能被有效控制以保证隧道防火安全。在纵向风速为3.0 m/s的情况下,分析了火灾发展不同时刻的可维生环境参数,确保隧道内人员能安全疏散,从而提升厦门翔安隧道烟控、消防、防灾系统的整体设计水平。     

海底特长隧道利用横通道控烟技术研究

摘 要：为了解决特长海底隧道发生火灾时的排烟问题,提出利用服务通道和联络横通道辅助送风的通风方案。利用火灾动力学模拟软件（FDS）,建立隧道火灾通风模型,通过研究通风排烟时服务隧道内补风量与横通道开启数量对火灾烟气的控制效果,确定通风系统的技术参数。结果表明：火灾发生时,事故隧道内纵向通风风速2 m/s,同时开启火源上游3 个横通道,并在服务隧道两端各施加1.3 m/s 纵向通风风速,既可将烟气控制在火源一侧,同时不影响人员安全疏散,其控烟效果与通风网络解算结果一致。采用横通道辅助送风的通风方案,控制特长海底隧道内火灾烟气蔓延是具有理论可行性的。     

公路隧道火灾温度场的分布规律研究

隧道火灾随着通风风速和火灾规模不同 ,其温度场也发生了变化 ,本文对五种不同风速下的三种火灾规模进行了试验 ,研究了火区内和火区下游最高温度的变化规律、温度随时间的变化规律、温度沿隧道纵向分布规律、温度沿隧道横断面分布规律等 ,这对公路隧道防灾减灾设计有现实的指导意义。     

地铁区间隧道火灾通风模式的数值分析

介绍了地铁区间隧道火灾常见的几种通风排烟模式,对其中一种最复杂的模式进行了数值分析。模拟分析得出,对于地铁实际工程中的单线盾构圆形隧道,在10 MW火灾强度下,着火区间隧道内2.6~2.9 m/s左右的纵向风速可以有效阻止烟气发生逆流;在着火区间隧道2.9 m/s的纵向风速下,未着火区间隧道两端对送送风速度为1~1.5 m/s时,联络通道内有风速为6 m/s左右的气流流向着火区间隧道,可有效抑制烟气通过联络通道向未着火区间隧道蔓延,保证人员的安全疏散。