基于全尺寸实验的高铁隧道火灾烟气纵向流场特征研究

中国高铁隧道具有明显的高拱顶、大断面特点,为研究上述特征作用下高铁隧道火灾烟气纵向流动与温度分布特征,该文依托渝湘高铁重庆至黔江段的白家山隧道开展了全尺寸高铁隧道火灾实验,获取了火灾烟气在纵向方向上的蔓延速度与温度分布特征。研究发现:尽管高铁隧道净高、横截面积较常规公路隧道变大,高铁隧道火源热释放速率对烟气纵向蔓延的速度仍然起到重要作用。高铁隧道内火灾烟气温度在垂直方向上呈现出经典的“top-hat”分布,并且随着烟气远离火源位置,烟气垂直方向温度的“top-hat”分布特征逐渐趋于一致。此外,该文划定了高铁隧道热烟气纵向流动的一维过渡射流区(区域II)与一维临界射流区(区域III)分界线,探究了现有狭长受限空间内火灾烟气纵向流动与温度分布模型在高铁隧道火灾领域的适用性并分析误差原因,调整了适用于高铁隧道射流区域III的热烟气温升纵向衰减模型,研究成果为评估高速铁路隧道内火灾烟气纵向蔓延对人员疏散的影响提供了数据和理论支撑。

独头隧道火灾全尺寸实验研究

随着中国地下空间工程建设速度加快,在施工过程中存在的独头隧道数量逐年增加。为研究地铁施工阶段形成的独头隧道中发生火灾时的烟气蔓延特性,在某地铁隧道施工区间开展全尺寸现场火灾实验,通过分析隧道整体温度分布、风速分布、烟气层高度等参数并结合现场观测,研究烟气在独头隧道内的扩散和沉降规律。结果表明:在自然通风条件下,烟气向隧道封闭端方向扩散速度慢于向连通端方向扩散速度,扩散速度差异随火源距封闭端距离增加而减少。连通端方向的顶棚烟气温度衰减速率慢于封闭端。烟气在连通端的分布基本符合指数衰减模型,而在封闭端产生明显的蓄积现象,形成一段烟气层高度低至1.5 m以下的危险区间,为烟气控制和火灾应急中的重点区域。