地下隧道竖向疏散现场试验研究

近年来,隧道的疏散设计中普遍应用竖向疏散模式,但该模式的安全性缺少真实试验数据支撑和验证。为探究隧道竖向疏散模式下的人员疏散行为特征及关键参数,采用现场试验的方法,在某隧道内搭建火灾时的交通堵塞场景,组织188名参与者(109名男性,79名女性)开展大规模人群疏散研究,针对人员疏散时间、疏散行走速度、疏散楼梯人员通行能力、疏散楼梯盖板开启时间等参数进行分析。研究结果表明:1)隧道火灾时,人员疏散受到隧道熟悉度和疏散引导的显著影响,在紧急疏散过程中更容易发生拥堵,疏散引导可极大地改善人员的出口及路径选择,提高疏散效率。2)交通堵塞状态下,人员疏散行走速度因隧道熟悉度的提高和疏散引导而显著提高。行车道上,男性和女性的平均速度分别由1.38 m/s、1.39 m/s提高至1.94 m/s、1.99 m/s。但在下部安全疏散通道内,参与者出现懈怠和放松的情绪,平均疏散行走速度会略有降低。应考虑在疏散通道内设置一些警示标志以督促引导人员疏散。3)入口宽度为1.09 m的疏散楼梯的最大人员通行能力为38人/min;男性参与者开启楼梯盖板的平均时间为7.5 s,女性参与者开启楼梯盖板的平均时间为12.6 s,相比于女性,男性参与者更容易打开楼梯盖板。研究结果可为隧道疏散逃生方案设计、运营管理提供真实试验数据参考,提高隧道防灾疏散水平。

隧道火灾临界风速模型的差异与适用性分析

临界风速是纵向通风隧道防排烟设计的重要指标,目前广泛采用的临界风速模型分为临界弗洛德数模型(世界道路协会PIARC推荐)和分段函数模型(美国消防协会NFPA推荐)两类,但两种公式的计算结果差异显著,给隧道防火设计造成了困扰。本文分析了PIARC公式和NFPA公式在不同火源功率、隧道宽度、隧道高度下计算临界风速的差异及成因,同时结合隧道火灾全尺寸试验、数值模拟对比了两种公式计算结果的控烟效果,并与已有的全尺寸和比尺模型试验数据比较论证了两公式的适用性。结果表明,受临界弗洛德数取值和均匀混合假定的制约,PIARC公式无法准确反映临界风速随火源功率的变化规律,公式计算结果明显偏小,且误差随着宽高比的增大而增大;而NFPA公式更加全面地考虑了火羽流状态与隧道断面尺寸之间的相对关系对临界风速的影响,计算结果具有更好的烟气控制效果,且与试验数据更为吻合;NFPA公式可以适用于大部分隧道断面和火源功率条件下的临界风速计算,而PIARC公式仅适用于断面宽高比较小(AR≤1)和火源功率较大(HRR≥15MW)时的临界风速计算。

基于深度学习的隧道火灾火源位置和热释放速率反演

火源位置和热释放速率(HRR)是指导隧道火灾消防应急救援的重要信息。但在实际中,得到的关于火场的信息十分有限,很难直接得到火源关键信息。提出了一种基于深度学习的隧道火灾火源位置和HRR的反演方法。首先,基于试验数据验证的数值模拟建立不同边界条件下的隧道火灾数据集。基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆网络(LSTM)建立有限的固定式传感器温度数据和火源位置及HRR之间的映射关系,评估了该模型对于火源位置和HRR的反演效果。评估了时间输入步长和传感器间距对该模型反演性能的影响。结果表明,该模型对HRR和火源位置都有较好的反演性能,当时间输入步长为20 s,传感器间距为30 m时,模型反演HRR和火源位置的R2值分别为0.97和0.99。

钢壳沉管隧道耐火极限标准与防火保护技术研究——以深中通道沉管隧道为例

为提高我国超大断面钢壳沉管隧道火灾防控水平,以深中通道海底沉管隧道为例,采用热力耦合模拟和材性试验等方法开展钢壳沉管隧道耐火极限标准研究,考虑到龙骨、拼缝等防火构造薄弱环节,进行管节结构和管节接头耐火试验,并提出相应的防火保护技术方案。主要结论如下:1)管节结构的耐火极限标准为火灾时,应将结构内侧钢壳最高温度控制在300℃以内;2)OMEGA橡胶管节接头的耐火极限标准为OMEGA橡胶超过70℃的时间小于2 h,超过100℃的时间小于1 h,且最高温度不得超过150℃;3)GINA橡胶管节接头的耐火极限标准为GINA橡胶超过100℃的时间小于1 h,且最高温度不得超过150℃;4)管节结构可采用35 mm单层防火板L型拼缝,对接面涂热膨胀胶;5)管节接头可采用35 mm防火板+50 mm陶瓷纤维毯双层防火保护体系,龙骨自由端取500 mm,拼缝处采用防火胶封堵。

全尺寸隧道火灾实验研究与烟气逆流距离的理论预测

在建成的隧道中实施全尺寸火灾试验,得到隧道火灾自然通风模式下的烟气温度纵向变化数据和纵向蔓延情况。用OriginPro7.5软件对实验数据进行处理、拟合,得到3次实验的烟气逆流的顶棚射流温度随着离开火源距离纵向衰减规律,建立了计算烟气逆流距离的预测公式。根据隧道实体火灾实验的测量结果与理论模型的预测结果的对比,验证了理论模型的有效性,为市政公路隧道建设采用自然通风模式提供科学依据。

铁路隧道火灾烟气逆流的计算模型

通过理论分析结合经验公式,构建铁路隧道火灾烟气逆流距离的计算模型。建立长为52.5 m、内径为1.1 m、缩尺寸(1:9)的实验模型隧道。设定了7个隧道坡度、4个纵向风速,用以模拟实际隧道火灾场景,获得不同坡度和不同通风情况下烟气逆流距离的变化。实验结果表明:隧道坡度及通风速度对烟气逆流距离具有明显影响。通过模型隧道火灾实验的测量结果与计算模型的预测结果的对比,验证了计算模型的有效性,可为铁路隧道防灾通风设计提供依据。

公路隧道火灾温度场的分布规律研究

隧道火灾随着通风风速和火灾规模不同 ,其温度场也发生了变化 ,本文对五种不同风速下的三种火灾规模进行了试验 ,研究了火区内和火区下游最高温度的变化规律、温度随时间的变化规律、温度沿隧道纵向分布规律、温度沿隧道横断面分布规律等 ,这对公路隧道防灾减灾设计有现实的指导意义。

隧道火灾研究现状综述

简述了隧道火灾的特点、危害性及其烟气控制方法,回顾了国内外对隧道火灾的研究现状,着重介绍了隧道火灾热释放速率、纵向通风的临界风速方面的试验研究成果,并介绍了火灾时隧道内烟气流场、温度场的数值模拟,以及应用于地铁的环境模拟计算程序SES。最后,提出了在隧道火灾及其烟气控制方面今后需要研究的几个问题。

火灾时隧道内烟流流动状态试验研究

通过大比例火灾模型试验,研究火灾时隧道内烟流流动状态、烟流速度变化以及通风对烟流流动状态的影响。试验模型隧道长100m,内径1.8m。火源采用燃烧床盛放油料模拟,试验中设定了A、B、C三个火灾规模用以模拟实际隧道火灾场景。试验结果表明,点火后,隧道内火区、火区下游烟流速度在2～8min内增加很快,明显大于点火前风速,且其增幅随通风风速、火灾规模的不同而变化。同时,随着火势的逐渐减弱隧道内烟流速度也逐渐减小,并趋于初始风速。试验结果建议对于一般的限制或禁止油罐车通行的隧道,火灾时,隧道内应尽快建立起2～3m/s的纵向风流以抑止烟气的逆流。

隧道火灾拱顶附近烟气最高温度的研究

为了研究顶部开口的城市隧道在采用自然通风模式下的火灾特性,在已建成的隧道中设计并实施了全尺寸火灾试验,得到了隧道火灾自然通风模式下的拱顶附近烟气最高温度纵向变化数据。通过实验数据与理论预测结果对比的方法验证了H.Kurioka等人建立的隧道火羽流模型及其计算公式的可靠性,为市政公路隧道建设提供了科学依据,为隧道火灾的研究及其消防工作提供理论指导和有益借鉴。

实体隧道火灾温度分布试验研究

建立实体隧道火灾现场试验系统及数据采集系统,通过在岩门界隧道开展的实体隧道火灾试验,测试了不同通风模式、不同火灾工况下隧道火源上、下游不同断面处的温度变化及隧道拱顶的温度变化。试验结果表明,与车行方向相同的1.8m/s机械通风能在一定程度上延缓烟气蔓延;有与车行方向相反的自然风时,火源下游温度较低,最高温度出现在火源上游;有机械通风时,温度随风向、风速而变化。

高海拔铁路隧道火灾燃烧特性试验研究

采用火灾模型试验的研究方式,在高海拔特长铁路隧道——关角隧道(32.645 km)的斜井内进行火灾燃烧的全尺寸模型试验,测得不同火灾规模条件下隧道内温度和烟气分布,通过分析试验结果,得到高海拔隧道火灾的燃烧特性。研究结果表明:隧道拱顶处温度高于隧道中心线附近温度;火源附近温度最高,隧道内各位置温度随着距火源点距离增加而降低;纵向风速对隧道内烟气分布有重要影响,火源下游温度高于上游温度。结合试验的分析结果,就高海拔隧道火灾防灾救援设计提出建议。

秦岭特长公路隧道火灾试验研究

特长公路隧道发生火灾,扑救困难,易造成严重损失,是影响隧道安全运营的一个关键因素。借助大比例火灾模型试验,系统研究了火灾时隧道内温度随时间的变化,最高温度与通风风速、火灾规模的关系,提出了火灾阶段划分和隧道火灾的预防救援措施,并将研究成果应用于18 km长的秦岭终南山特长公路隧道防灾工程。

长大公路隧道火灾温度场分布试验研究

为了掌握长大公路隧道内的火灾行为,提升秦岭特长公路隧道的火灾安全性,进行了火灾时隧道内温度场的纵向、横向分布规律及温度场扩散范围的大比例(1:6)火灾模型试验.模型隧道内径为1.8m,长100m.隧道内的风速在10m/s范围内.试验中设定了3个火灾规模用以模拟实际的隧道火灾场景.试验中隧道内烟流温度通过CAN数据采集系统自动记录.试验结果表明,横向温度分布呈现拱顶最高,拱腰、边墙次之,底部最低的规律.对纵向温度分布而言,火区温度最高,随着远离火区温度逐渐降低.火灾规模及通风速度对温度分布及温度扩散范围具有明显的影响.随着火灾规模的增大,隧道内各点烟流温度及影响范围均增大.而随着通风速度的增大,温度扩散范围增大,火区最高温度降低,隧道内温度分布趋于均匀.此外,根据试验成果对结构防火措施、设备布置方案、火灾时通风风速的设定以及行车距离的限制等给出了合理的建议.

长大公路隧道火灾模式下的烟雾特性研究

公路隧道火灾初期对人员逃生造成威胁的并不是高温,而是烟雾。为了更好地控制隧道火灾的蔓延,就必须更好地对隧道火灾烟雾的特性进行研究,总结出一些普遍规律,为火灾救援提供试验基础。文章通过秦岭终南山特长公路隧道的火灾模型试验,对长大公路隧道发生火灾时的烟雾特性进行了研究。

秦岭特长公路隧道火灾温度场分布试验研究

特长公路隧道火灾 ,扑救困难 ,易造成严重损失 ,是影响隧道安全运营的一个关键因素。借助火灾模型试验 ,以火灾规模和通风风速作为两个主要的影响因素 ,研究了火灾时隧道内温度场的纵向及横向分布规律 ,以及火灾时温度场的扩散范围。并根据试验成果对秦岭隧道结构的防火措施、设备的布置方案。

螺旋隧道火灾特性小尺寸实验研究

为探明螺旋隧道火灾特性,防止人员高温伤害,基于Froude准则,搭建比例1∶67的小尺寸螺旋隧道实验模型,采用模型实验方法研究不同坡度和不同风速下螺旋隧道火灾温度分布规律及烟气蔓延特性。研究结果表明:低坡度条件下,螺旋隧道内高温区以火源为中点呈对称分布状态;随着坡度的增加,隧道内高温区逐渐向下游延伸,火源处拱顶下方温度呈现先增大后降低再升高的变化规律;无论是自然风还是机械纵向通风,新鲜冷空气的吹入对隧道温度的降低起到主导作用,且风速越大,温降幅度越大;随着隧道坡度和自然风速的增加,火羽流由竖直狭长型转变为燃烧不稳定的大截面火焰,同时坡度增加抑制了火灾烟气逆流,促进了烟气向火源下游的蔓延速度,大大提高了排烟的有效性,减少人员伤害。

沉管隧道接头构件耐火试验研究

本文依托国家科技支撑计划项目,自行设计建设了高温烧蚀试验平台,并采用C50混凝土制备接头试验构件(管节接头与节段接头),结合沉管隧道接头特点,用剪力键与特制Ω止水带装配试验构件,然后采用不同耐火保护方案进行构件的高温烧蚀试验。通过试验,得出了在HC或RABT升温曲线下,受火2 h时,满足耐火目标的沉管隧道接头耐火保护技术推荐方案,同时,还根据试验中反映出来的一些问题,对实际工程提出了一些实用性的建议,可为相关的科研及实际应用提供参考。

隧道衬砌的火灾损伤程度试验与检测方法研究

本文采用不同火灾温度场与不同燃烧时间对隧道衬砌混凝土和构件进行实际 烧损的试验手段，探讨了衬砌在高温作用后力学性能的变化规律与损伤程度；分析了隧道高温受损后，衬砌残余强度与超声波速之间的关系，以及超声法检测技术用于测试隧道火灾损伤的适用性和可靠性。

地铁隧道火灾双点排烟的临界排烟量研究

基于1∶20的缩尺隧道模型进行一系列试验,研究地铁隧道火灾双点排烟系统下烟气温度分布特性及临界排烟量,并研究火源热释放率和风口长度对临界排烟量的影响。试验发现,临界排烟量随火源热释放率的增大而增大,随风口长度的增大呈现出先减小后增大的趋势,这说明存在一个临界风口长度。