单洞双向公路隧道火灾人员疏散救援研究

为了研究单洞双向公路隧道在发生火灾时隧道内部人员的逃生问题,首先结合PHOENICS计算软件建立了某特长单洞双向隧道的计算模型,其次参考实际情况选取了5 MW、20 MW及30 MW下的共计27种火灾计算工况,通过计算得出了火灾的烟雾场、温度场、CO、能见度以及控制风速的情况。进一步结合以上研究成果,并借助于Pathfinder人员疏散软件,以Crane修正模型及FED死亡模型为基础,同时以“高温CO”叠加伤害为原则,进一步从上述27种工况中选取10种典型计算工况对人员的疏散逃生情况进行了分析研究。研究得出:对于火灾规模为20 MW时,在交通堵塞的情况下人员能够在613.5 s内安全疏散,且无人员死亡;当火灾规模为30 MW时,在交通堵塞的情况下,主隧道纵向通风风速为1.0 m/s和2.0 m/s时,人员不能安全疏散,主隧道纵向通风风速为3 m/s时,人员能安全疏散,但疏散速度最慢的人员安全性难以保证,故建议30 MW火灾下主隧道的纵向通风风速应大于3 m/s。     

火灾时隧道截面高宽比对临界风速的影响研究

基于WU和LEE等人的隧道火灾实验数据,引入隧道截面高宽比的概念,定义特征火源直径,重新分析提出新的隧道火灾临界风速计算公式模型。并进一步结合已有小尺寸隧道火灾实验及Runehamar隧道全尺寸火灾实验结果,验证模型的适用性。研究结果可为隧道火灾临界风速的计算提供参考。     

堵塞效应下隧道火灾临界风速研究

为获取更为准确的隧道火灾临界风速算法,考虑火源阻塞比φ1、火源上游处阻塞比φ2均为0、0.23、0.41、0.64,选取了1.6,3.2,9.3 kW三种火源热释放率,通过正交数值试验计算了48种阻塞工况的临界风速值,推导了单纯火源阻塞、单纯火源上游阻塞、火源与上游同时阻塞时临界风速无量纲修正算法。研究结果表明：无论是增加火源处阻塞比还是加大火源上游阻塞比,临界风速值都会逐步减小,火源处阻塞对临界风速的影响更大。火源热释放率增加,临界风速也不断增大。仅火源处阻塞时,临界风速与(1-φ1)2/3成正比。仅火源上游阻塞时,临界风速与(1-φ2)1/3成正比。火源与上游同时阻塞时,临界风速与(1-φ1)2/3(1-φ2)1/3成正比。     

隧道火灾拥塞状况下纵向临界风速研究

采用小尺寸实验和数值模拟方法,通过改变阻塞车辆的横截面积和阻塞车辆数量、研究阻塞比和阻塞长度对临界风速U_c的影响。结果表明:U_c随阻塞比增大呈显著下降趋势,两者存在一定的线性关系,且U_c的减小率大致与阻塞比相同;U_c随阻塞长度增加呈上升趋势,且临界风速增大程度随着阻塞车辆长宽比增大而减小,当阻塞车辆长宽比增加至一定值时,临界风速几乎不变。结合实验和数值模拟结果,提出考虑阻塞比和阻塞长度的临界风速计算公式。     

隧道火灾烟气回流与临界风速模型试验

总结国内外隧道火灾纵向通风排烟下抑制烟气回流临界风速的研究现状和规范规定.通过FDS数值模拟和缩尺寸模型试验对临界风速与隧道坡度的关系进行对比分析,得出结果认为,数值模拟和模型试验结果基本符合;在同一个坡度下,纵向通风速率与回流长度近似成线性关系;当坡度为零时,抑制烟气回流所需临界风速较大.     

隧道火灾临界风速计算公式的比较分析

比较分析隧道火灾纵向排烟方式下的临界风速,研究不同理论公式得出的临界风速差别大小和其随火灾规模、隧道尺寸变化的情况.对隧道尺寸和火源规模无量纲处理,以消除隧道尺寸对临界风速的影响.将已有实体隧道火灾试验和缩比例隧道火灾试验测得的临界风速无量纲值作为参照依据,将不同临界风速理论公式计算结果与已有实体和缩比例试验结果作对比,确定临界风速理论计算方法,同时验证了临风速结果对超大断面隧道的适用性.     

水平隧道火灾通风纵向临界风速模型

火灾时的烟气控制在隧道防火安全设计中占有很重要的位置,为此通过1/20小尺寸模型实验和全尺寸现场试验对水平隧道火灾通风纵向临界风速进行了研究。根据隧道全尺寸试验和小尺寸实验研究结果,并结合Jae等的小尺寸实验结果以及胡隆华的全尺寸试验和数值模拟结果,建立了水平隧道火灾通风纵向临界风速的预测模型。将模型得到的预测结果跟基于气体火源的实验结果进行对比,结果表明 Wu和Barker通过气体火源小尺寸实验所建立的模型预测值偏低。     

区间隧道火灾临界风速和温度特性

为了研究地铁区间隧道火灾临界风速和温度变化规律,建立了西安某地铁站区间隧道模型,采用FDS模拟软件对不同纵向通风条件下烟气流动和温度分布进行模拟。介绍模型的基本参数,根据Froude相似性原理建立了各个燃烧参数的相似性关系。利用FDS模拟不同火灾功率、不同通风速度时的温度和烟气速度分布。对比分析5、6、7、8、9、10 MW火灾功率下的临界风速变规律化并提出预测模型。结果表明:纵向通风风速设为3m/s时对防止9 MW以下的火源功率火灾烟气回流效果明显;热释放速率不大于10 MW时,隧道火灾中烟气温度不大于250℃,火源下风侧烟气流动速度不大于4 m/s。     

列车阻塞效应下铁路隧道火灾临界风速研究

针对现有临界风速研究较少考虑隧道内阻塞物或仅讨论隧道内存在小阻塞物的情况,以某一铁路隧道为研究对象,构建铁路隧道列车火灾数值计算模型,分析列车阻塞对铁路隧道临界风速的影响。研究结果表明：无阻塞情况下,本文数值模拟结果与Li模型的吻合度较高;随着阻塞比增加,临界风速呈下降趋势。基于模拟数据分析,修正了临界风速下降率ε和隧道阻塞比φ的对应关系,得到隧道列车火灾临界风速理论模型,并利用已有的隧道火灾实验数据及CFD模拟结果验证了模型的可靠性。     

单洞双线隧道平行近接施工时效性研究

以福平铁路单洞双线隧道近接施工为背景,探讨考虑围岩流变情况下近接隧道施工对既有隧道的时效性影响,通过建立数值计算模型,分析新建隧道开挖一定时间后既有隧道的位移、二次衬砌受力、塑性区的变化。结果表明:单洞双线隧道平行近接施工时,对既有隧道左右边墙的影响要大于对拱顶、仰拱的影响,右边墙最大位移达到0.148 5 mm,其中仰拱、左右边墙位移稳定后,拱顶位移180 d后仍在发展;近接隧道施工后,二次衬砌受力状态得到改善,所受压应力减小,随着时间的发展二次衬砌依然能保持稳定;新建隧道的开挖不会引起既有隧道塑性区的变化,结合新建隧道塑性区演化规律,建议在第29 d左右施作新建隧道的二次衬砌。     

单洞双线地铁隧道排烟道板施工技术研究

大直径隧道内排烟道板是其内部结构不可缺少的一部分,论文依托杭州某地铁大直径盾构过江隧道工程,根据本工程内部结构特点采取机械化排烟道板安装施工方案,不仅减小了盾构掘进与内部结构施工的交叉施工影响,而且大幅提高了施工效率,减小了人工投入。使烟道板拼装及内部结构施工质量得到了业界认可。     

火灾时区间隧道断面风速分布试验研究

在区间隧道断面气流速度按照对数规律分布的基础上,提出区间隧道断面排烟气流速度分布公式。利用等环面法布置测点,通过现场防排烟试验获得断面流速分布的基础数据;经现场试验,两个区间断面的平均流速分别为4.04m/s和4.07m/s,均符合GB 50157-2013《地铁设计规范》的要求;验证了前面提出的分布公式的合理性与适用性,并对圆形区间隧道断面流速分布规律进行总结。     

车辆阻塞效应下公路隧道火灾临界风速

以公路隧道为研究对象,建立全尺寸隧道模型,通过FDS数值模拟方法对5、10、15、20、25、30 MW火灾规模及火灾上游4种车辆类型的阻塞下公路隧道火灾纵向通风临界风速进行研究,并将试验模拟得到数据与已有缩尺寸隧道火灾试验数据进行对比分析。结果表明:各阻塞情况下,临界风速的变化趋势基本一致,都随着火灾规模的增大而呈上升趋势;但同一火灾规模下,车辆占据阻塞比越大其临界风速减小比例就越大。给出阻塞情况下公路隧道纵向通风临界风速参考值。     

基于数值模拟的隧道火灾临界风速分析

文章基于CFD软件FLUENT,对某直线隧道进行数值模拟,研究了长度为300 m的直线隧道在火灾下的临界风速和烟气流动。采用RNG k-ε湍流模型进行数值模拟,结果当隧道内发生规模约为5 MW火灾时,火灾烟气控制的临界风速为2.3 m/s。当风速低于临界风速时,隧道内会出现烟气回流,不利于人员逃生。火灾下游靠近火源的断面烟气紊乱,距离断面较远的断面则具有较好的分层性。     

单洞双线盾构隧道逃生通道安全性评估

针对温州瓯江北口隧道单洞双线断面的空间特点,应用FDS对不同疏散方案的火灾烟气流进行数值模拟,确定不利工况,在此基础上对温州瓯江北口隧道疏散救援方案进行评估分析。通过模拟评估分析可得:对于瓯江北口隧道疏散设计方案,从火灾蔓延和烟气流动角度分析,无中隔墙方案更有利于疏散;从疏散效率角度分析,中隔墙+车道底通道混合方案疏散效率更高;两种方案均满足性能化疏散设计要求,方案最终确定需要考虑其他更多因素。     

火源尺寸对地铁隧道火灾临界风速的影响

以地铁区间隧道为研究对象,考虑有无列车两种情况,采用火灾动力学模拟软件FDS 5.5.3对不同火源尺寸条件下控制地铁隧道火灾烟气不向上游蔓延的临界风速进行数值模拟。结果表明:火源功率一定时,有无列车情况下火源高度、长度及宽度均对临界风速产生影响。无列车时,临界风速随着火源高度、长度、宽度的增加逐渐减小;有列车时,临界风速随着火源高度、宽度的增加先增大后减小,随着火源长度的增大而递减。     

隧道火灾临界风速的理论计算与数值模拟

对比分析了国内外的相关文献资料,数值模拟了不同风速下火灾烟气的扩散情况,根据不同风速下烟雾的回流距离确定临界风速,对其取值提出了建议.     

含渐缩段卜形分岔合流隧道火灾临界风速研究

为探究“卜”形分岔隧道这一特殊隧道结构对隧道火灾临界风速的影响,运用FDS构建了主路渐缩分岔隧道、主路等宽分岔隧道与直线隧道3种结构的缩尺寸隧道模型,通过数值模拟分析隧道渐缩结构与分岔角度对火灾临界风速的影响。研究表明,对于主路渐缩的分岔隧道,当火源所在位置的局部隧道宽度减小时,所需的临界风量变小。而火源位置确定时,隧道的渐缩结构、分岔角度和分岔结构对临界风速的影响不明显,并提出一种适用于隧道工程渐缩段任意火源位置临界风量的计算公式。对于主路位置的火灾,提出无量纲临界风速与无量纲热释放速率的关系式,与前人直线隧道的变化规律相似,而较高的隧道高度导致临界风速的转折点较大。     

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。     

公路隧道火灾时人员疏散的模拟预测

隧道的疏散设计以保护人员的生命安全为首要目标.为此开发了隧道火灾时人员疏散的模拟预测模型TUNEV (tunnel evacuation) ,该模型包含了简单的火灾时人员行为数据库和隧道防火结构参数,通过定性和定量的分析计算,其结果能发现疏散设计中的不足,为人员疏散方案提供参考依据.此外,该模型还可作为辅助的消防演习工具.文章阐述了模型的有关概念,并对雪峰山隧道工程实例进行了疏散模拟,最后简述了TUNEV预测模型的验证和应用.