非对称人字坡隧道火灾纵向通风临界风速的试验研究

人字坡隧道较多地出现在山岭隧道和新建的城市交通隧道中,火灾时其内部烟气流动复杂,纵向通风时,对烟气实施有效控制困难。通过搭建1:20的人字坡隧道模型试验台,对火源位于变坡点时,非对称人字坡隧道内不同的坡度组成和不同火源功率作用下的临界风速进行了研究。研究结果表明:在小坡度侧实施纵向通风时,临界风速大于同一断面和火源功率作用下平直隧道内的临界风速,且临界风速随变坡点两侧坡度差的增加而增大;在大坡度侧施加纵向通风时,临界风速小于平直隧道内的临界风速,且临界风速随着坡度差的增大而减小。为了便于工程应用,综合模型试验结果,对平直隧道的临界风速模型进行了坡度修正,得到了可用于人字坡隧道的临界风速修正系数。

人字坡山岭隧道火灾顶板下方烟气最高温度的研究

隧道顶板下方烟气的最高温度对隧道防火设计有重要影响。采用FDS对人字坡隧道下游坡度为0、-3%、-5%、-8%、-10%、-12%、-15%等场景进行模拟分析,以探讨人字坡隧道内的烟气分布规律,得出顶板下方最高温度沿程衰减与隧道坡度、火源功率之间的关系。结果表明,随隧道下游坡度增加,上游烟气蔓延速率加快。当燃烧处于稳定状态时,人字坡隧道两端的烟气层始终与水平地面平行,与隧道两端的坡度无关;随隧道下游坡度增加,人字坡隧道的最高温度逐渐增加,其温度明显高于单坡度隧道的温度;当坡度达10%时,温度不再受坡度影响。对数值模拟的数据进行拟合,得出最高温度沿长度方向呈指数衰减,与火源功率呈3/4次方关系,进而建立了最高温度变化的预测模型。