棉桠特长公路隧道通风方案研究

为解决棉桠特长公路隧道采用全纵向射流通风无法满足运营通风需求的难题,根据已有工程设计实践经验,基于对该隧道的线形指标、地形地貌、地质条件、施工条件、施工工期、工程造价等方面的综合分析,并结合通风计算,拟定了该隧道采用结合地下风机房的分段纵向式通风方式。在重点兼顾施工工期和工程造价前提下,通过对仅设置竖井、分设斜竖井、竖井结合施工横洞的两区段通风和斜井结合平导的三区段通风4种分段通风方案比选,提出了棉桠隧道采用分设送风斜井和排风竖井,结合地下风机房分两区段全纵向通风、三区段排烟的总体通风方案。该方案可供在穿越山体浑圆、洞身无法设置斜井和工期受控条件下的公路特长隧道借鉴。

粤东城际铁路隧道热环境特性及控制研究

为确保采用单洞双线且包含多个连续地下车站的粤东城际铁路隧道热环境满足设计规范要求,通过一维数值模拟方法,从行车对数、活塞风井面积、轨排风量及排热系统开启方案4个方面出发,对汕头至潮汕机场段中山路隧道热环境特性及控制方案进行研究。结果表明:不开启轨排系统下,初期、近期夏季晚高峰隧道内空气温度均不超40℃,但远期汕头一中、时代广场站及区间2温度不满足热环境控制要求,且远期中间车站区域温度明显高于两端车站;通过增大活塞风井面积降低隧道空气温度的作用有限,即使单个活塞风井面积增加至75 m^(2),区间2及汕头一中站温度仍超过40℃;车站轨排系统开启后,远期夏季晚高峰全线隧道空气平均温度降幅较明显,当单个车站轨排风量为50 m^(3)/s且活塞风井面积不小于30 m^(2)时,隧道内各区域温度及新风量均满足要求;优化后的轨排系统开启方案可行,建议远期夏季晚高峰仅开启汕头一中站及时代广场站的排热系统,以减少通风设备运行能耗。

特长输水隧道通风方案确定

输水隧道不同于公路隧道,隧道需风量与通风方式的选择,需根据输水隧道的特点进行确定。通过对采用斜井轴流风机+隧道内射流风机的通风方式和供水隧道内采用全射流风机的通风方式,两种方案进行比选,确定了利用已有的一座施工斜井兼做通风斜井的方案,达到了通风效果更优、总体投资更低、更有利于防灾救援的目的。

保安营特长高瓦斯隧道运营通风方案研究

为解决特长高瓦斯隧道运营通风技术难题,文章以改建成都至昆明铁路保安营13.226 km特长单线电气化牵引高瓦斯隧道为工程依托,结合理论计算与SES网络通风计算方法,对特长高瓦斯隧道全射流纵向式、洞口吹入式、斜井排出式和斜井送排式4种运营通风方案进行了研究分析。研究结果表明:全射流纵向式通风方案投资小,运营成本低,但由于隧道较长,瓦斯排出时间较长。洞口吹入式通风方案风流由瓦斯区段流向非瓦斯区段,斜井送排式通风方案存在"风流短路"问题。推荐采用斜井排出式纵向通风方案,该方案投资和运营费用中等,且正洞内风流由非瓦斯区段流向瓦斯区段。斜井排出式运营通风方案可快速排出正洞含瓦斯区段内污浊空气,改善通风条件,保证高瓦斯隧道的运营安全。

公路隧道竖井送排式通风送风口角度优化模型

为降低公路隧道竖井送排式通风能耗，应用雷诺数相似理论，对竖井送排式通风送风口与隧道轴向夹角进行物理模型试验研究，测试不同送风口角度时风速的变化规律。结果表明：送风口角度对送风动力的影响随送风段隧道平均风速的增大而增大；当隧道设计风速为6～8m／s时，送风口与隧道轴向夹角宜取5°～6°。

公路隧道纵向通风对火灾烟气分层影响研究

纵向通风目前是我国长隧道使用最多的通风排烟方式。通过1∶10隧道模型火灾排烟试验,利用激光片光观测火灾烟气分层结构,分析了纵向通风对火灾烟气分层结构的影响;通过数值模拟,研究了隧道采用纵向通风排烟的效果。结果表明:在无风情况下,火灾初期烟气能够较好地维持在隧道顶部,与空气分层界限明显;开启纵向排烟后,能够有效抑制火灾烟气向火源上游蔓延,但烟气分层结构遭到破坏并随着风速增加逐渐消失,火源下游区域能见度下降;纵向排烟风速维持在临界风速及以下,可降低纵向风对烟气分层的影响。

竖井横截面积对隧道自然排烟效果影响的实验研究

在1∶6尺寸城市隧道实验台上开展了一系列试验,研究了不同火源功率、竖井横截面尺寸条件下隧道自然排烟竖井的排烟效果。结果表明,竖井的横截面尺寸直接影响竖井内烟气运动的驱动力大小,从而影响排烟效果。在一定的火源功率下,竖井横截面积过小时难以有效排出烟气,面积过大将会产生过于强烈的烟囱效应,导致排烟口下方空气被直接排出,排烟效果显著下降;竖井横截面积一定时,在不同的火源功率下,竖井放置方式同样影响竖井的排烟效果。

基于SES的地铁环控通风节能技术

对地铁隧道通风系统从排热风机运行策略和中间风井取舍进行节能研究。以成都某地铁线路的设计方案为模型,基于VBA编程优化后的SES程序对不同运营时期、不同风量工况下地铁环控系统进行逐时模拟,通过分析不同时期土壤蓄热、列车运行模式和客流量等变化因素的影响,得到车站隧道排热风机各种工况下的节能运行策略及效果。计算结果表明,车站活塞井在初期、近期和远期主要表现为引进新风,远期进风量远大于排风量,环线线路具有特殊性。同时分析了中间风井对附近活塞风井空气流动影响和对隧道内壁面与空气温度的影响,并以温度为评价指标,从地铁环控通风系统的节能角度分析了中间风井的利与弊,得出可以取消中间风井的结论,为实际设计提供了理论依据。

纵向排烟与集中排烟下烟气控制效果的对比研究

以某特长公路隧道为研究背景,采用缩尺寸试验测试、数值模拟的方法分别对纵向排烟和集中排烟模式下隧道内火灾烟气的蔓延特性进行了研究,并对比分析了两种排烟系统在火灾工况下对烟气的控制效果。结果表明,纵向排烟模式将火灾烟气控制在火源下游并从隧道出口排出,高温烟气蔓延范围较长;集中排烟模式通过排烟阀将烟气抽离行车道,有效地控制了烟气蔓延和沉降,高温烟气维持在行车道的上部空间,主要通过竖井排出隧道。采用纵向排烟模式的坡度隧道烟气控制受烟囱效应影响较大,而在设置排烟道的坡度隧道中,将排烟阀开启进行自然排烟就能有效地减弱烟囱效应。因此,采用集中排烟模式的防灾安全性能要优于采用纵向排烟模式。

公路隧道纵向送排式通风竖井数量及其间距研究

近年来,随着纵向通风技术的成熟,越来越多的长大隧道采用竖井送排式纵向通风方式,这种通风方式首先要确定竖井的数量及其间距。文章根据隧道内通风时对于断面风速的限制要求,提出了相同坡度下长大隧道竖井数量的计算方法,分析了隧道路面坡度对于竖井间距的影响,得到了不同坡度下隧道长度的折算方法及竖井间距计算方法,并给出了实例分析,其研究结果可以应用在长大隧道的相关设计研究中。

纵向通风对隧道火灾特性及竖井自然排烟效果的影响

采用1∶10小尺寸隧道模型,研究了采用竖井自然排烟的隧道内,纵向通风对隧道内火焰形态、质量损失速率及竖井内温度分布和排烟速度的影响。结果表明:随着竖井高度和纵向风速的改变,在纵向通风和烟囱效应诱发气流的耦合作用下,隧道内火焰向下游倾斜,造成燃料质量损失速率发生变化,进而影响隧道内的烟气输运规律,并最终影响竖井排烟的温度分布和排烟速度。当排烟口下方的烟气层发生吸穿时,竖井内部出现低温区,此时隧道下部的冷空气直接通过竖井排出,大大减弱了竖井的排烟效果,在对烟气层吸穿现象进行分析的基础上,对Hinckley提出的临界吸穿Froude数进行了修正,得到了用于判断纵向通风条件下竖井自然排烟吸穿的临界Froude数为3.2,当Froude数介于3.2~5.1时,竖井排烟处于吸穿区,Froude数介于0.6~3.2时,处于未吸穿区,且Froude数随着竖井的升高而逐渐增大。

龙潭特长公路隧道运营通风方案比较

龙潭隧道系沪蓉国道主干线宜昌至恩施公路上的特长隧道,长约2×8.7 km,是控制全线工期的重点工程,其运营通风又是整个设计中的关键一环。文章结合工程实际情况,从通风、防灾救援和施工组织等因素综合考虑,介绍了通过技术经济比选确定的相对可靠、经济实用的运营通风方式。

反井钻具扩孔工况下的纵向振动分析

反井钻井广泛应用于煤矿通风立井的建设当中,钻具的振动对反井工程有较大影响,应在工程中避免钻具发生共振。对比石油钻具纵向振动模型,建立了适用于煤矿通风立井施工中的反井钻具扩孔工况下的纵向自由振动模型,并推导了反井钻具纵向自由振动固有频率表达式。利用ANSYS有限元分析软件,对不同钻井深度内的钻具系统进行了分析,得到了固有频率在不同钻杆直径、不同扩孔钻头直径、不同钻井深度条件下的变化特点。分析结果表明,反井钻具纵向自由振动固有频率受钻井深度的影响较大。

苏州火车站地下环形车道通风安全及火灾烟控技术研究

以苏州火车站地下环形车道的营运通风方案为对象,对正常运营和火灾时的需风量进行计算和分析,并采用计算流体力学方法对车道火灾模式下排烟的有效性进行了模拟研究,确定该车道采用竖井送排式加射流风机进行通风,竖井设在车道的西北和东南两个对角处,有效面积分别为10.2 m2和11.7 m2,为地下空间运营通风方案选择和计算提供参考依据。

环形中庭排烟方式对比分析

采用FDS模拟对某大型综合体建筑中的环形中庭的机械排烟和竖井自然排烟两种模式进行了对比分析。通过各排烟口烟气参数的定性及定量分析,提出综合排烟效果值来判断该位置采取不同排烟模式的效果优劣。结果表明,距离火源位置较近时,竖井自然排烟效果较好,综合排烟效果值小于1;而远离火源位置时,机械排烟效果较好,综合排烟效果值大于1。可以采用机械排烟与自然排烟相结合的排烟方案,得到最优的排烟效果。

竖井对公路隧道自然排烟影响的试验研究

为研究竖井对自然通风公路隧道发生火灾时排烟效果的影响,以某顶部开口半敞开式隧道为原型,在1∶10比例平台上开展一系列模拟试验。以小型汽车火灾为模拟场景进行试验,获取隧道模型顶棚附近和0.18 m高度处的温度、竖井内CO浓度,以及烟气沉降和扩散等数据。结果表明,在上游离火源2 m处,烟气能量积聚,导致温度上升;烟气层均能被控制在人员特征高度处以上,不会对人员的安全疏散造成太大影响;随着排烟口数量的增加,烟气的沉降速率先下降后上升,竖井内CO浓度则先上升,然后达到相对稳定状态,最后呈下降趋势;当竖井数量为3时,每组试验中上下游的排烟效果均较好。

纵向通风隧道正常运营CO浓度限值计算

我国《公路隧道通风照明设计规范》与国外标准对隧道内CO浓度限值的设定在计算方法和取值上都存在差异.针对射流风机式及竖井送排与射流风机组合式纵向通风隧道CO浓度分布特性,基于差分形式的Coburn-Forster-Kane方程(CFK方程),拟合了两类典型纵向通风隧道正常运营CO浓度限值计算式.结果表明:尽管两类隧道具有不同的CO浓度分布特性,工程中可按相同的限值设计;对于长隧道,我国应设定更严格的限值标准.

计算判断防爆门性能方法探讨

针对抽出式通风的倾斜矿井,应用通风阻力定律和风压平衡定律,当发生瓦斯爆炸或煤尘爆炸事故时,对由主要通风机、风硐和倾斜矿井、防爆门所构成的并联通风网路进行理论推导,探讨一种计算判断抽出式通风倾斜矿井防爆门性能的方法,举例说明其实际应用方法。

武汉东湖隧道通风方案研究

武汉东湖隧道长度6 522m,为目前全国最长的城市湖底隧道。由于隧道位于国家5A级风景区,对空气质量、景观要求极高,通风系统设计为工程难点。结合隧道线路走向、洞口周边环境条件,对三段竖井送排式通风、自然通风+全射流纵向通风、自然通风+竖井分段纵向通风3种典型的通风方案进行了研究和比选。采用SES模拟软件对自然通风口和隧道内通风量进行了模拟计算,从隧道污染物排放、初投资、运行费、环保和景观等多方面进行了经济技术比选,推荐采用自然通风+竖井分段纵向通风的通风方案。

仙人峒超特长隧道竖、斜井设置方案研究及探讨

长度超过7 km的高速公路特长隧道往往需要设置竖、斜井来满足通风需求。通过对国内已建成长度大于7 km的公路隧道通风方式进行调研,发现其竖、斜井的设置存在一些问题和不足。基于此,文章以韶关市某高速公路仙人峒隧道为工程实例,提出了特长公路隧道通风竖、斜井设计的基本思路和方法,可对今后类似隧道工程设计起到借鉴作用。