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。     

特长公路隧道运营网络通风技术

为了给特长公路隧道运营通风提供设计依据,以流体力学为基础,藉以图论理论与方法将隧道通风系统转化为通风网络,利用节点法通风计算软件解算隧道通风网络,根据公路隧道通风照明设计规范及依托工程交通量等具体情况,对隧道左右线各不同交通工况进行通风计算,以按需分风为原则确定合适的通风设备开启数量。在通风解算过程中,将交通风压拟合为隧道内通风量的三次多项式,以轴流风机形式加入通风网络,改变以往采用常量交通风压的计算方法。计算结果表明：隧道近远期通风设计方案均能够满足隧道通风要求,节点法网络通风技术的可行性及适用性较强;左线近期通风中交通风压随着交通车速的降低迅速减小,其在总风压中所占到的比例在5.94%～28.37%之间。     

高速公路桥头搭板方案设计

桥头引道沉降控制是防止桥头跳车现象的关键问题,在桥头设置搭板是防止桥头现象的常见措施之一,其主要目的是控制桥头纵坡变化值。结合实际工程提出桥头搭板设计方案,分析桥头引道纵坡变化值,为寻求合理搭板结构形式进行有意义的探讨。     

环境参数对公路隧道火灾蔓延的实验研究

以象山隧道为研究对象,利用缩尺温度模型进行实验。研究环境温度、通风速度对隧道内的温度以及烟气蔓延的影响规律：隧道内汽车着火后,火源上方隧道顶部的温度上升幅度大,上、下游人眼特征高度处温度的上升幅度较小;通风对隧道内温度的影响很大,但不是风速越大,温度下降的越多,离火源距离越远,通风对温度影响越小;环境温度越低,烟气蔓延时间越短;火灾发生后,未开启风机时,烟气蔓延降至人眼特征高度处时间需350～415s,开启风机后,风速为2.4m/s和4.8m/s时,烟气达到人眼特征高度处的时间分别为25～40s和20～30s。在实验结果基础上给出建议,以便给监督管理部门对风速的调节和灭火救援及人员疏散提供参考。     

公路隧道照明智能控制技术研究

为实现隧道内“灯光随车移动”控制技术,在隧道合适位置布设测速线圈,采用RBF神经网络模型预测相邻线圈间的车速。根据隧道特点建立隧道停车视距模型,从而确定了既符合实际又能保证行车安全的灯光长度。最后,给出照明灯智能控制思想。实例分析表明,当交通量低于3 000辆/天时,节能率能达到90%以上。     

环境参数对公路隧道烟气蔓延影响的实验研究

以象山隧道为研究对象,利用缩尺温度模型进行实验,讨论环境温度、通风速度对隧道内的温度以及烟气蔓延的影响规律.研究表明:隧道内汽车着火后,火源上方隧道顶部的温度上升幅度大,上、下游人眼特征高度处温度的上升幅度较小;通风对隧道内温度的影响很大;环境温度越低,烟气蔓延时间越短.火灾发生后,未开启风机时,烟气蔓延降至人眼特征高度处时间需350~415 s;开启风机后,风速为2.4和4.8 m·s-1时,烟气达到人眼特征高度处的时间分别为25~40 s和20~30 s.     

特长公路隧道场地地震危险性分析

地震危险性分析是做好工程设施抗震设防的关键,以阿尔金山隧道工程场地为工程依托,采用概率地震危险性分析方法,对该地区潜在震源区模型进行了层次空间划分,通过借鉴外地地震活动确定了震源模型的地震活动性参数和相应的衰减关系,并计算了该地区50年超越概率63％、10％、5％水平下的地震危险性.研究结果可以作为阿尔金隧道工程场地地...     

浅覆大断面隧道长大管棚超前支护受力研究

湘桂线石头岗隧道下穿衡昆高速工程,在对85m超长Φ159m大管棚内力现场测试分析基础上,建立精细化的数值模型对长管棚作用机理进行研究.提出管棚预支护结构受力的纵向可按掌子面前方受拉段、掌子面后方受压段、靠近洞口受拉段分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ区,其中:Ⅰ区呈凸起分布,峰值位于掌子面前方一定距离处;Ⅱ区为凹形分布,计算峰值位置滞后掌子面一定距离;Ⅲ区自洞口向内呈逐步减小趋势,峰值位于洞口处.各区间长度除Ⅰ区维持基本不变外,Ⅱ和Ⅲ区间长度随掌子面掘进而增长;各区内管棚受力也随隧道掘进而增长,且表现为先快后慢趋势.     

高速公路过海隧道入口部照明设计

司机白天进入隧道时,会产生黑洞效应.为了使进入隧道内时有良好的人眼视觉环境,使司机心理和视觉有舒适感,要求在隧道内、外的亮度之间有一个合理的过渡和衔接,根据人眼视觉特性,设计符合人眼适应曲线的隧道亮度减光方法.在隧道口部照明设计中采用分段递减亮度的设计方法,将入口处亮度的阶跃变化转换成几个梯度变化,亮度变化更平缓,得到更理想的视觉环境,而且节能效果明显.对隧道口部减光照明设计具有参考价值.     

基于地域文化的隧道洞口景观设计研究

目的在于探讨地域文化与隧道洞口景观设计相结合的设计思路.采用对不同洞门类型的隧道洞口进行研究、归纳的方法,和对地域文化进行收集、整理、分析、提取的方法,结合不同类型的隧道洞口进行专题性的景观设计.隧道洞口的设计不仅要满足结构的合理性和使用的安全性,同时,如何更好的满足人们对于感官上的需求,做到科学和人文交相辉映,是探讨的重点.在都汶高速隧道洞口景观设计的基础上,对地域文化与隧道洞口景观设计相结合进行了较为深入的总结和思考.