隧道火灾时拱顶最高烟气温度的实验研究

隧道火灾时拱顶最高烟气温度的预测在隧道防火安全设计中占有很重要的位置,本文通过1/20小尺寸模型实验和全尺寸现场试验对不同纵向风速作用下拱顶最高烟气温度进行了研究。根据隧道全尺寸试验和小尺寸实验研究结果,Kurioka等人通过小尺寸实验所建立的预测模型在纵向风速没有扰乱烟气分层时具有较好的可靠度,可以推广应用到实际隧道工程设计中。     

曲线隧道内烟气扩散特性模拟研究

通过FDS数值模拟对70、150、200、250、300、400m等不同半径及5、30 MW两种火源功率下曲线隧道内烟气的扩散规律进行研究,并与平直隧道内烟气的扩散特性进行对比。研究结果表明:曲线隧道内横断面上的烟气温度分布沿隧道中心线不是对称分布,隧道外侧烟气的扩散明显快于内侧;曲线隧道内距地面3m以上区域内温度沿长度方向的变化趋势与直线隧道相同,随着距火源距离的增加而逐渐降低,但在距地面较低处,烟气温度沿长度方向上的分布趋势是先升高后降低,在弯道部位出现局部高温。     

城市Ⅴ形坡隧道火灾最高温度数值模拟

采用FDS数值模拟方法,对Ⅴ形坡隧道火灾时烟气运动特性及隧道纵向中心线上温度分布情况进行研究,并提出不同火灾位置时顶板最大温升参数经验预测模型。结果表明,火源位于变坡点右侧120 m时,隧道纵向中心线峰值温度点向下游偏移,偏移距离随坡度的增加而增加,隧道顶板最高温度随坡度的增加而减小。通过推导无量纲火源位置与变坡点距离不同时的最大温升参数预测模型得出,无量纲最大温升参数随无量纲火源位置的增大而增大、与无量纲热释放速率的0.8次幂成正比,且与隧道坡度呈非线性非单调关系。     

城市V形坡隧道火灾最高温度数值模拟

采用FDS数值模拟方法,对V形坡隧道火灾时烟气运动特性及隧道纵向中心线上温度分布情况进行研究,并提出不同火灾位置时顶板最大温升参数经验预测模型.结果表明,火源位于变坡点右侧120 m时,隧道纵向中心线峰值温度点向下游偏移,偏移距离随坡度的增加而增加,隧道顶板最高温度随坡度的增加而减小.通过推导无量纲火源位置与变坡点距离...     

隧道内烟气温度分布受环境因素影响的研究

参照福州象山隧道的实际尺寸,依据密度修正弗劳德准则进行缩尺试验,得到了不同环境因素下的顶棚烟气温度和人眼特征高度处的烟气温度数据,并将测量值与理论计算值进行对比。结果表明:纵向通风会降低顶棚烟气的最高温度,使火灾热量产生漂移;纵向通风对人眼特征高度处的烟气温度有较大影响,当烟气层沉降到人眼特征高度处时应开启风机通风,这种做法能迅速降低隧道内温度,为人员逃生和救援赢得更多的时间;环境温度对顶棚烟气最高温度及人眼特征高度处的烟气温度都有一定的影响,在确定火灾级别和人员逃生时间时可供参考;在有、无纵向通风2种情况下,分别采用2种理论计算方法,其计算结果与试验测量值之间均呈现出良好的一致性。     

公路隧道火灾场景设计中的最高温度研究

最高温度是火灾场景设计中的一个关键参数,它决定了火灾中衬砌结构材料力学性能的劣化程度。本文通过对国内外大量隧道火灾案例的分析和研究,给出了公路隧道中不同车辆在火灾中可能达到的最高温度。同时通过对火灾试验成果的分析,得出了通风对隧道内达到的最高温度及峰值热释放率具有明显的影响,且其影响效果与火灾类型有关。最后通过对火灾试验成果的统计分析,给出了不同火灾类型下通风风速与最高温度的经验公式。     

火源高度对隧道烟气温度及质量流量影响研究

由于隧道发生火灾后实际的燃烧面要高于隧道地面,距离隧道拱顶也越近,因此对隧道的危害也越大。通过CFD数值模拟软件进行了一系列不同火源功率的全尺寸数值计算,研究了火源高度对隧道内温度分布及烟气质量流量的影响。研究发现:火源高度对拱顶温度分布有着明显的影响,火源高度越高,火源附近温度衰减越慢;在远离火源的地方,不同火源高度的拱顶温度衰减相差不大,考虑火源高度后拱顶温度衰减略慢于没有考虑火源高度。火源高度及火源功率对一维蔓延阶段的烟气质量流量有影响,考虑火源高度后烟气质量流量要明显小于火源位于隧道地面的情形,但随着火源功率增大,它们之间的区别越来越小。考虑火源高度后相同火源功率下烟气分层高度显著提高,而人体耐受温度位置变化不大。     

跨线运营隧道火灾烟气分布特性研究

地铁网络化运营后,部分城市已开通跨线运营列车。本文针对列车跨线运营两线联络线火灾,建立了地铁正线和联络线隧道模型,采用三维CFD数值计算方法,模拟分析了不同排烟方向、隧道纵向通风风速和火源热释放速率下联络线隧道火灾烟气分布特性。结果表明：相比向正线下游排烟,向上游排烟时正线和联络线隧道烟气控制效果更好,更有利于人员逃生;正线隧道纵向通风风速对联络线隧道内烟气分布影响较弱;联络线隧道纵向通风风速增大,有利于联络线隧道内的烟气控制,但风速过大时,隧道内满足疏散能见度要求的位置与火源的距离增大,不利于疏散;火源热释放速率越小,越有利于正线隧道逃生。     

多联机系统制冷剂输液管道温度衰减特性研究

对一多联机集中空调系统夏季制冷剂输送管道的温度进行了测试,得到管道温度沿程变化曲线.分析了制冷剂在节流阀前不出现闪发的条件下,多联机作用半径的理论极大值.     

坡度及宽高比对隧道火灾烟气温度的影响

利用FDS数值模拟,研究隧道坡度以及宽高比对隧道火灾顶棚烟气温度的影响。结果表明,隧道坡度对隧道上坡方向顶棚烟气温度分布影响不明显,随着坡度的增大,隧道下坡方向顶棚烟气温度与羽流撞击区域最高烟气温度均会降低;隧道顶棚羽流撞击区域最高烟气温度随着隧道截面宽高比的增大而增大,上坡方向和下坡方向顶棚烟气温度均随着宽高比的增大而降低。提出了不同坡度与宽高比隧道顶棚最高烟气温升预测模型。     

隧道拱顶空洞的雷达探测研究

采用雷达对隧道拱顶空洞进行了雷达探测研究,通过工程实例表明,空洞处的雷达图像呈扩散状分布,且在测线中集中分布,需要注意的是,由于现场施测时存在多种电磁干扰,因此需要结合地质资料进行分析。     

某隧道拱顶纵向开裂及断面变形监测研究

隧道的安全性对保证高速公路的畅通运行至关重要,针对某高速公路隧道拱顶纵向开裂,为了研究隧道拱顶开裂成因,对其衬砌开裂情况进行检测和分析,指出开裂原因主要为衬砌材质不合理、构造不满足设计要求和围岩偏压三个因素,采用注浆法对裂缝进行修补,取得了良好的效果,并对裂缝的长度和宽度进行监测,建立了隧道断面变形的实时监测系统,实时监测隧道的拱顶下沉和净空收敛,可为同类型隧道裂缝的处治与实时监测提供借鉴和参考。     

超高海拔隧道火灾燃烧与烟气温度现场模型试验研究

随着我国川藏铁路和高原公路的不断修建,超高海拔地区“三低”环境特征将对高原隧道火灾燃烧和烟气扩散特性产生严重影响。文章采用移动模型隧道火灾试验平台对成都平原、海拔3544m、4103m超高海拔山区在相同油盘尺寸和燃料体积条件下,火灾燃烧和烟气温度分布进行现场试验研究。研究结果表明：随着海拔高度的增加,火灾热释放率和火源区拱顶温度不断下降,燃烧时间明显增长;与平原地区相同火灾规模相比,超高海拔隧道火源区拱顶温度略有下降;超高海拔地区拱顶纵向温度衰减速率显著低于平原地区,火灾高温烟气热浮升力效应在超高海拔隧道内更突出。     

不同雾化角作用下隧道火灾烟气温度分布研究

使用FDS建立全尺寸盾构隧道模型进行数值模拟。设置小汽车和客车火灾,火源功率分别取10、20 MW,纵向通风风速分别为0、1、2、3 m/s,研究不同雾化角下隧道火灾的最高烟气温度和纵向温度分布规律。结果显示:无水喷雾系统作用下的最高烟气温度模拟值和Li模型的预测值近乎相同,但水喷雾系统作用的最高烟气温度低于Li模型的预测值;在纵向通风和水喷雾流量为定值时,最高烟气温度随着雾化角的加大而增大。引入无量纲修正系数表示雾化角对最高烟气温度的影响,建立纵向通风隧道内最高烟气温度和雾化角之间的相关性。随着雾化角逐渐加大,纵向温度衰减显著增大。引入无量纲修正系数Kdown表示雾化角与纵向温度衰减的关系,建立纵向烟气温度分布指数方程,为消防工程师估算结构设计中的烟气运动提供帮助。     

高层建筑竖井内烟气流动特性及控制方法

竖井火灾烟气流动特性和控制是与高层建筑火灾安全紧密相关的问题。从竖井烟气流动作用因素、烟气参数分布特性与烟气上升速度3个方面论述了对于高层建筑竖井烟气流动特性的研究现状。总结了目前常用的竖井烟气控制方法及工程实践中存在的问题,提出了改善烟气控制效果的方法和思路。     

市政隧道二衬拱顶脱空预防措施研究

隧道二衬拱顶脱空造成衬砌受力形式变化,极大影响隧道质量和安全运营,是隧道工程中的常见质量隐患之一,如何有效控制二衬拱顶脱空成为控制隧道施工质量的关键。结合扬子山隧道二衬施工,分析了隧道拱顶脱空产生的原因,采用过程控制、扫描及相关监测手段,有效预防隧道二衬拱顶脱空问题的产生,取得了良好的施工效果。     

风火山隧道温度特性非线性分析

风火山隧道是青藏铁路的控制性工程之一,全隧道位于多年冻土之中,这种特殊隧道的温度分布将直接影响隧道结构的稳定性。根据带相变瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程,应用Galerkin法推导出了三维有限元计算公式。根据风火山隧道内的实测大气温度,利用三维有限元计算公式,计算分析了该隧道在未来50 a的温度特性,并与现场实测围岩温度进行了对比分析,分析表明计算理论、模型、参数和条件是可靠的,风火山隧道在未来50 a内不会出现季节性融化。从而为寒区工程设计提供理论依据和计算方法。     

海拔高度对公路隧道火灾烟气分布特性影响研究

高海拔地区存在大气压力低、空气密度小、含氧量低等特点,对公路隧道火灾燃烧和烟气扩散的影响与平原地区隧道有显著差异。为了得到不同海拔高度条件下公路隧道内火灾烟气扩散特性和温度场分布规律,依托米拉山高海拔特长隧道,采用FDS计算软件,对海拔0~ 6 km范围内不同海拔高度的隧道火灾进行三维数值模拟计算。分析不同海拔高度条件下火灾烟气逆流长度、隧道拱顶温度、距地面1.8 m高度处温度分布、隧道竖向温度分布等主要参数。研究结果表明:随着海拔高度的增加,火源上游区域烟气逆流长度不断减小,烟气逆流长度与海拔高度大致呈线性关系,海拔6 km情况下烟气逆流长度为平原地区的57%;与平原地区隧道相比,高海拔地区隧道火源上游区域温度较低,火源下游区域温度较高,高海拔隧道火源下游区域烟气温度降低幅度较大;火源下游区域,高海拔地区隧道竖向温度增长较快。     

软弱隧道围岩拱顶塌方及锚杆支护效应试验研究

为研究软弱岩体中隧道开挖引起的围岩失稳破坏特征以及锚杆的加固效应,以IV级围岩为参照对象,开展一系列无锚杆和有锚杆支护条件下的隧道开挖地质力学模型试验,并对拱顶围岩的位移、应力和宏观破坏形式的发展变化规律进行分析。研究结果表明:(1)隧洞开挖后,围岩破坏始自隧道两侧拱脚,渐次向上延伸并塌落成拱;(2)由于锚杆的悬吊挤压作用及其与岩层的组合梁效应,显著减少了拱顶岩体塌落范围;(3)锚杆通过对岩体施加黏锚力,提高了锚固范围内岩体的强度和韧性,有利于增强围岩的承载能力和抵抗变形能力;(4)锚杆支护对围岩应力分布起调节作用,使得围岩能在较高的能量状态下获得稳定平衡,并延缓了围岩进入软化阶段。上述研究成果可为软弱隧道围岩稳定性评价以及支护结构的设计与施工提供一定的借鉴和参考作用。     

地下车库火灾烟气温度特性的数值模拟研究

利用火灾模拟软件FDS,根据地下汽车库实际尺寸建立了火灾模型,模拟了第275 s时引燃右侧据火源1 m处的车辆发生的轰燃现象。通过从不同层面对轰然前后空间温度的分析,探究了机械通风条件下车库火灾温度演化的规律。