公路隧道行车及横通道间距的研究

以雪峰山隧道为工程实例,为避免隧道火灾时车辆间的引燃,根据公路隧道火灾特点,利用辐射传热原理,对车辆间的火灾蔓延进行分析,同时为确保隧道火灾时人员安全疏散,利用火灾模拟软件FDS4.0及隧道疏散模拟软件Tunev,分别计算和比较了4种典型火灾场景在不同横通道间距情况下的危险时间及包含人员疏散行为特征的疏散时间,并分析其经济性。结果表明:火区上游客车最小引燃间距为1 m,油灌车最小引燃间距为5 m,隧道内安全行车间距应大于65 m;雪峰山隧道的最佳横通道间距为270 m。该结论可为公路隧道消防系统的设计、紧急疏散方案和引导指挥体系的建立提供理论依据。     

隧道斜交横通道爆破振动效应研究

针对斜交横通道爆破施工对既有隧道安全性产生不利影响,建立了交叉隧道爆破振动三维数值模型,考虑爆破荷载峰值、衬砌界面强度、埋深和围岩弹性模量的影响,从监测点振速和衬砌内力两方面对其安全性进行评价。结果表明:爆破振动作用下交叉区域将产生应力集中现象,衬砌内力增大5～10倍,拱顶和衬砌破除处易出现较大的动拉应力,是爆控的薄弱部位。爆破影响范围大致在θ>55°内,衬砌振速和动位移随着角度的增大呈现出先增大后减小的规律,在隧道拱顶区域达到峰值,且在迎爆区出现陡增;衬砌拆除前,沿爆破轮廓线将衬砌分割成爆破区和非爆破区将显著减小衬砌的变形和振速。     

藏区超长公路隧道总体方案专项研究

对于青藏高原地区,自然环境恶劣,地形地质条件复杂,地质灾害频发,超长公路隧道工程案例少,工程技术难度大。依托西藏地区某高等级公路超长隧道,结合高寒高海拔地区特点,从路线总体布局、工程规模、技术指标、地质条件、施工条件、工期、通风防灾方案、运营安全性等方面进行综合比选,以大量翔实、严谨的计算数据进行对比分析,对隧道选址进行全方位比选论证,从而确定更加合理、经济、安全的路线总体方案,对于高寒高海拔地区类似隧道工程总体建设方案的确定具有重要的借鉴意义。     

超长高海拔公路隧道火灾烟流扩散及温度分布规律

天山胜利隧道全长22 km,是目前世界最长的在建高海拔高速公路隧道。采用FDS(fire dynamics simulator)软件火灾动力学计算模型模拟了不同通风条件下海拔高度2 850 m的天山胜利隧道火灾发展过程,明确了不同通风条件下天山胜利隧道内火灾烟流的扩散规律以及温度的时空分布规律,提出了主隧道烟气的控制标准。结果表明：(1)考虑天山胜利隧道车型比例、多车辆串燃以及高海拔环境等因素,确定天山胜利隧道火灾火源规模折减为22 MW;(2)当隧道不通风时,火源上方拱顶温度由于隧道坡度影响,具有明显先增大后衰减的趋势,相比于无坡度条件下,前者达到最高温度快,且最高温度低;(3)隧道内温度随着通风速度的增加和远离火源而降低,隧道内可视度随着远离火源先增加后减小、随着风速增加而增大;(4)随着风速增加,人眼特征高度处温度高于60℃、可视度低于10 m的范围逐渐减少;(5)主隧道坡度为1.367%对应的火灾控烟临界风速为4 m/s,横通道坡度为-7.5%时无通风条件下进本无烟气进入。     

高速铁路并联隧道横通道对隧道内压力变化的影响

给出了高速列车穿越横通道高速铁路并联隧道时压力变化的三维非定常黏性流场数值模拟过程,研究了两条并联隧道横通道的面积变化、位置变化和斜交方式对并联隧道及横通道内压力变化的影响规律.计算结果表明:并联隧道横通道的存在,使得隧道内压力变化的最大值降低,隧道横通道断面积越大,则最大压力梯度的降低率越小,当横通道的断面积与隧道断面积之比为0.3左右时,其降低隧道中测点的最大压力及压力梯度的效果最好;横通道对隧道的降压效果与隧道交叉方式有关,横通道与隧道的斜交方式为正交,且正交角度控制在60°左右时,横通道对隧道内的降压效果比较好.对比分析表明,当并联隧道内的横通道、竖井及避洞在隧道内的位置、断面积、长度及与隧道的斜交角度相同时,竖井的降压效果最好,横通道次之,避洞的降压效果最差.     

不同送、排风模式对楼梯井烟囱效应的影响

为研究不同送、排风模式对建筑楼梯井内火灾烟气运动特性的影响,以绵阳市郊区某居民自建住宅的楼梯井为原型,利用FDS对自然排风、机械排风和机械送风3种模式的不同组合进行数值模拟,探究不同工况下楼梯井内气压差对井内烟气蔓延速率的影响,分析不同送、排风方式对烟囱效应强度的减弱效果。研究结果表明：在排风方式同为自然排风的工况下,设有机械送风的工况能较好抑制楼梯井的烟囱效应;在送风方式同为机械送风的工况下,机械排风的工况对烟囱效应的减弱效果比自然排风工况差;在相同的送、排风组合模式下,送、排风窗口或设备越多,对烟囱效应的抑制效果越好;烟气蔓延速率、楼梯井内气压差均与烟囱效应强度正相关,可将其作为评判烟囱效应强弱的指标。     

公路隧道施工新型应急救援通道设计

针对公路隧道施工坍塌事故多发的情况,首次采用新材料(超高分子量聚乙烯材料)对公路隧道施工应急救援通道进行了设计研究.结合人体工程学原理,根据Hertz接触力学理论,采用Thornton假设,对新型应急救援通道的结构尺寸进行了优化,并对通道的连接方式进行了设计.最后,通过抗冲击性试验,对超高分子量聚乙烯通道应用于公路隧道施工应急救援的可靠性进行了验证.试验结果表明,超高分子量聚乙烯通道结构尺寸合理,安全可靠,可应用于公路隧道施工应急救援.     

高海拔寒区单线隧道排水系统防寒设计研究

在高海拔寒区修建隧道,极易出现冻胀破坏、道床积水结冰等病害,对列车运营安全产生巨大威胁,因此亟需对高海拔寒区的隧道工程建设开展专项防排水防寒设计研究。在调研多种寒区隧道排水系统方案的基础上,分析这些方案的排水效果和在高海拔寒区的适应性,根据塞什腾隧道的工程地质与水文地质情况,采用复合排水系统的方式进行设计。全隧道采用双侧双层盖板保温水沟,低端洞口设置防寒泄水洞,并设置环向盲沟直接引入中心水沟,避免洞外水流入洞内,产生冻害。该方案经济、有效的防寒、排水措施,为同类工程提供借鉴作用。     

基于FDS的公路隧道火灾仿真

本文中以一实际公路隧道为研究对象,当隧道发生中型规模火灾且纵向通风风速为临界风速时,使用FDS软件对隧道内的温度场、烟气浓度场及能见度的分布进行了大量的数值模拟分析研究。得出了隧道各断面的温度、CO浓度及能见度的分布规律,给出了几项改善人员逃生的措施。本文的研究结果对制定长大公路隧道火灾应急预案提供了重要的技术支持。     

长大公路隧道火灾安全疏散性能化设计与分析

基于性能化防火设计方法,分析火灾条件下长大公路隧道内人员疏散行为的特点,给出隧道内人员疏散的安全判据,并结合某隧道的结构及车流特征对人员疏散过程进行了数值模拟研究,分析隧道在正常通车和局部行车堵塞时,不同火源位置、横通道间距与横通道宽度对人员疏散时间及安全状态的影响。结果表明,与建筑内人员疏散不同,长大公路隧道内火灾的可用安全疏散时间(ASET)与需要的安全疏散时间(RSET)均为沿隧道长度方向位置的函数。隧道内人员安全疏散的时间曲线在各横通道疏散口出现峰值,这主要是受到横通道通行能力的限制,各疏散口人员集聚等待所致。当隧道发生局部堵塞时,横通道口需要的安全疏散时间显著增加,危险性也急剧增大。隧道内人员疏散的性能化防火设计应综合考虑火源位置对人员载荷及疏散口位置可用安全疏散时间的影响。该研究为公路隧道火灾安全疏散设施的优化设计提供依据。