坡度與活塞風(fēng)對(duì)地鐵長(zhǎng)區(qū)間隧道火災(zāi)點(diǎn)式排煙的影響

為了解不同通風(fēng)方式下隧道火災(zāi)煙氣的運(yùn)移情況,開展了管道熱煙實(shí)驗(yàn)；進(jìn)行了不同通風(fēng)方式下火災(zāi)煙氣運(yùn)移的數(shù)值模擬；分別采用理論計(jì)算和數(shù)值模擬方法得到了不同火源熱釋放速率的縱向臨界風(fēng)速。結(jié)果表明:縱向風(fēng)速較小時(shí)管道中的煙氣呈現(xiàn)層狀運(yùn)動(dòng),風(fēng)速較大時(shí)煙氣分層現(xiàn)象消失；車廂內(nèi)煙氣的溫度高于車廂外相同高度的煙氣溫度；采用數(shù)值模擬得到的臨界風(fēng)速低于弗洛德臨界模型的計(jì)算結(jié)果；相同火災(zāi)功率時(shí)壓入式通風(fēng)臨界風(fēng)速比抽出式通風(fēng)臨界風(fēng)速略小。當(dāng)隧道內(nèi)產(chǎn)生速度不小于2m/s的縱向風(fēng)時(shí),可將煙氣限制在火源的下游隧道。

針對(duì)地鐵長(zhǎng)區(qū)間隧道中著火列車停在中間豎井處的火災(zāi)情況,搭建1∶10比例的隧道模型并開展火災(zāi)實(shí)驗(yàn),研究煙氣自然填充時(shí)不同豎井高度、機(jī)械通風(fēng)時(shí)不同縱向風(fēng)速和不同豎井排煙風(fēng)速下隧道內(nèi)的頂棚溫度分布、人眼特征高度處溫度分布和co濃度分布規(guī)律,得出最佳的排煙模式。結(jié)合經(jīng)濟(jì)投入對(duì)比分析,選擇既滿足排煙效果又經(jīng)濟(jì)節(jié)能的排煙方式。結(jié)果表明,排煙時(shí)采用最低的豎井高度10m,不開啟豎井排煙設(shè)施,只通過(guò)豎井前后的縱向通風(fēng)速度v1=1.6m/s,v2=2.5m/s排煙,此時(shí)的節(jié)能效果最優(yōu)。研究結(jié)果可為地鐵長(zhǎng)區(qū)間隧道的排煙節(jié)能優(yōu)化提供一定的參考。

研究火災(zāi)煙氣狀態(tài)對(duì)排煙風(fēng)機(jī)性能的影響,系統(tǒng)分析了地鐵隧道火災(zāi)煙氣的煙囪效應(yīng)和熱阻效應(yīng),將地鐵隧道系統(tǒng)和排煙風(fēng)機(jī)作為一個(gè)整體考慮,分析隧道煙氣溫度和密度沿程變化規(guī)律,建立隧道火災(zāi)網(wǎng)絡(luò)模擬的數(shù)學(xué)模型,提出在隧道火災(zāi)排煙網(wǎng)絡(luò)模擬時(shí)應(yīng)以質(zhì)量流量替代體積流量和風(fēng)機(jī)性能的修正方法,研究了隧道火災(zāi)煙氣流動(dòng)模擬的數(shù)值方法,綜合分析地鐵隧道火災(zāi)的熱阻效應(yīng)、煙囪效應(yīng)及煙流狀態(tài)對(duì)地鐵排煙風(fēng)機(jī)排煙能力的影響。研究方法和結(jié)果為地鐵隧道火災(zāi)煙氣控制和事故應(yīng)急處理決策提供科學(xué)依據(jù)。

通過(guò)數(shù)值模擬與試驗(yàn)的方法研究地鐵區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)(火源功率為5mw)時(shí),半橫向排煙方式中排煙風(fēng)速、排煙口間距、排煙口面積對(duì)排煙效果的影響。以某地鐵區(qū)間隧道為原型,利用fds建立全尺寸隧道模型進(jìn)行數(shù)值模擬研究。此外,根據(jù)froude相似模型,建立了1∶10的地鐵區(qū)間隧道模型試驗(yàn)臺(tái),以驗(yàn)證數(shù)值模擬的可靠性。結(jié)果表明,半橫向排煙方式可以有效地排出隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙氣。數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)誤差在2.5%~25%,驗(yàn)證了利用fds研究隧道火災(zāi)的結(jié)論是可靠的。排煙風(fēng)速、排煙口間距、排煙口面積設(shè)置過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響排煙效果。

結(jié)合多個(gè)規(guī)范,對(duì)城市軌道交通區(qū)間隧道火災(zāi)探測(cè)器的設(shè)置提出個(gè)人見解.

結(jié)合工程實(shí)例,運(yùn)用土體、圍護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用有限元計(jì)算原理,對(duì)基坑開挖時(shí)由于土體應(yīng)力釋放和降承壓水作用對(duì)地鐵區(qū)間隧道的影響進(jìn)行了計(jì)算分析,并提出降低其影響的建議及措施,可供類似工程參考。

通過(guò)1/20小尺寸模型實(shí)驗(yàn)對(duì)城市隧道火災(zāi)組合通風(fēng)排煙方式下的排煙特性進(jìn)行了研究.通過(guò)對(duì)不同縱向風(fēng)速和不同排煙量下溫度和煙氣實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,表明隧道的頂部排煙量越大,煙氣層下降越慢,越有利于隧道內(nèi)的人員疏散,但是排煙量的增大對(duì)降低隧道頂部溫度效果不大.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,對(duì)于組合通風(fēng)方式下的隧道火災(zāi),應(yīng)先打開頂部排煙口進(jìn)行排煙,然后開啟火源上游風(fēng)機(jī)進(jìn)行縱向通風(fēng),縱向通風(fēng)風(fēng)速應(yīng)控制在臨界風(fēng)速左右.

針對(duì)地鐵長(zhǎng)大過(guò)海區(qū)間隧道通風(fēng)排煙問題,結(jié)合青島地鐵1號(hào)線瓦貴區(qū)間工程,采用理論及對(duì)比分析、數(shù)值解算等方法,分析過(guò)海區(qū)間隧道區(qū)間風(fēng)井設(shè)置、火災(zāi)工況氣流組織等問題。介紹青島地鐵1號(hào)線瓦貴區(qū)間概況,然后提出區(qū)間風(fēng)井設(shè)置的要點(diǎn),參考國(guó)內(nèi)相關(guān)城市過(guò)江工程實(shí)例,采用土建排煙風(fēng)道,以保證災(zāi)害工況下兩車追蹤人員的疏散安全。闡述陸域段防排煙和海域段防排煙方案,對(duì)于陸域段,排煙方案可以按照常規(guī)地鐵區(qū)間進(jìn)行設(shè)置;對(duì)于海域段,需根據(jù)區(qū)間長(zhǎng)度,采用全吊頂或者局部吊頂排煙方案。通過(guò)研究區(qū)間火災(zāi)安全目標(biāo),設(shè)定熱釋放功率為10mw,隧道臨界風(fēng)速為2.1m/s,重點(diǎn)排煙量為80m3/s,并繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果圖,解算結(jié)果表明各區(qū)間風(fēng)井的防排煙系統(tǒng)均滿足規(guī)范要求。

以錢江水下盾構(gòu)隧道為研究對(duì)象,采用fds5.0對(duì)雙向均衡排煙模式和50mw火災(zāi)規(guī)模下、10個(gè)不同集中排煙量對(duì)隧道火災(zāi)煙氣控制效果的影響進(jìn)行模擬計(jì)算。對(duì)比分析不同集中排煙量下,隧道內(nèi)排煙閥處豎向排煙風(fēng)速、排煙閥及排煙風(fēng)機(jī)口處溫度、排煙效率、行車道2m高度處能見度、煙氣蔓延范圍的變化情況。模擬分析表明,集中排煙量對(duì)排煙效果影響很大。當(dāng)排煙量為190m3/s時(shí),可達(dá)到較好的隧道火災(zāi)煙氣控制效果。

為了掌握建筑中庭底部發(fā)生火災(zāi)時(shí),不同機(jī)械送風(fēng)方式對(duì)熱煙氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律與排煙效率的影響,從而為中庭防排煙設(shè)計(jì)提供參考,利用大渦模擬(les)數(shù)值方法對(duì)某商場(chǎng)內(nèi)的中庭式建筑空間4種機(jī)械送風(fēng)方案對(duì)火災(zāi)產(chǎn)生的熱煙氣流場(chǎng)作用效果進(jìn)行了模擬.通過(guò)對(duì)結(jié)果比較分析后得到,單純采用側(cè)送風(fēng)方式會(huì)擾亂熱煙氣,并會(huì)加劇煙氣向周圍平臺(tái)的擴(kuò)散和煙氣層的下沉;底部采用上送風(fēng)方式時(shí)雖然會(huì)在一定程度上緩解煙氣層高度的降低,但不能防止煙氣在中庭上部分向周圍平臺(tái)的擴(kuò)散;而采用上送風(fēng)和側(cè)送風(fēng)相結(jié)合、多個(gè)送風(fēng)口分布的方式不僅能夠減緩煙氣層高度的下降,同時(shí)還可以有效防止煙氣向周圍平臺(tái)的擴(kuò)散,是比較適用于中庭的一種送風(fēng)方案.

目前,地鐵區(qū)間隧道的防排煙系統(tǒng)驗(yàn)收已成為地鐵工程消防驗(yàn)收工作中的重要一項(xiàng)。本文通過(guò)分析典型地鐵區(qū)間消防驗(yàn)收實(shí)例,提出了基于多點(diǎn)風(fēng)速儀的區(qū)間防排煙系統(tǒng)驗(yàn)收方法。

地鐵附近的基坑施工是影響區(qū)間隧道及地鐵車站正常運(yùn)營(yíng)的一個(gè)重要性因素。若施工方案不當(dāng)或保護(hù)措施不夠,很可能引起區(qū)間隧道發(fā)生過(guò)大的不均勻變形。針對(duì)基坑開挖對(duì)地鐵區(qū)間隧道的影響評(píng)價(jià),本文提出了一種數(shù)值方法與解析方法相結(jié)合的新方式。首先利用縱向剛度等效和橫向剛度等效原則建立了模擬區(qū)間盾構(gòu)隧道的三維等效連續(xù)化模型,實(shí)現(xiàn)較為精確且方便的三維彈塑性有限元分析;然后采用三次多項(xiàng)式曲線進(jìn)行擬合,分析基坑開挖各工況下隧道的縱向變形曲率的變化;另外,利用解析推導(dǎo)建立縱向彎矩和管片接頭環(huán)縫張開量之間的關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)在三維彈塑性數(shù)值模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上結(jié)合解析推導(dǎo)的全面評(píng)價(jià),為地鐵區(qū)間隧道的運(yùn)營(yíng)階段保護(hù)提供參考。

以鄭州地區(qū)某臨近運(yùn)營(yíng)地鐵區(qū)間隧道的基坑開挖為工程背景,采用數(shù)值計(jì)算方法,考慮隧道結(jié)構(gòu)-土體-基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用,建立了二維非線性計(jì)算模型,分析了建筑基坑開挖對(duì)既有地鐵區(qū)間隧道的受力和變形的影響,并對(duì)區(qū)間隧道安全性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:隨著基坑分步開挖的進(jìn)行,隧道各點(diǎn)的豎向、水平向位移都在不斷的增加,最后開挖步增長(zhǎng)速度尤為明顯；開挖結(jié)束時(shí),區(qū)間總位移最大位置發(fā)生在隧道靠近基坑的一側(cè),最大總位移7.9mm,最大水平位移4.8mm,最大豎向位移4.6mm,均在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

以蘇州某建筑基坑與既有地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道近接施工項(xiàng)目為背景,利用有限元方法,分析了建筑基坑開挖對(duì)既有地鐵區(qū)間隧道的受力和變形的影響.結(jié)果表明:建筑基坑施工過(guò)程中隧道發(fā)生變形,整個(gè)開挖過(guò)程中隧道水平位移最大值為4.4mm,隧道豎向位移最大值為2.1mm;基坑開挖過(guò)程中地鐵區(qū)間隧道外側(cè)最大彎矩為60.7kn·m,發(fā)生在開挖3#基坑至坑底階段;上部建筑施工完成后地鐵區(qū)間隧道變形減小,水平最大位移減小至3.1mm,豎向最大位移減小至1.4mm.

地鐵的火災(zāi)疏散和防排煙——對(duì)上海地鐵一號(hào)線若發(fā)生火災(zāi)時(shí)的人員疏散、排煙設(shè)施及效果進(jìn)行了分析比較。

以某地鐵隧道過(guò)江段為研究對(duì)象,基于cfd數(shù)值模擬方法,采用大渦模擬火災(zāi)分析軟件fds對(duì)相同縱向風(fēng)速條件下,排煙道內(nèi)不同排煙風(fēng)速對(duì)地鐵列車火災(zāi)煙氣控制效果的影響進(jìn)行模擬對(duì)比分析,分析結(jié)果可為設(shè)計(jì)單位對(duì)在排煙風(fēng)機(jī)的選取提供一定的參考。模擬分析的結(jié)果表明,當(dāng)縱向風(fēng)速設(shè)定為1m/s時(shí),排煙風(fēng)道內(nèi)排煙風(fēng)速為5m/s即能達(dá)到較好的地鐵列車火災(zāi)煙氣控制效果。

隧道火災(zāi)中高溫?zé)煔馐菍?dǎo)致人員傷亡的最主要因素,火災(zāi)中如何快速有效地排除高溫?zé)煔馐撬淼老乐械闹匾n題.本文采用cfd模擬方法對(duì)采用集中排煙道進(jìn)行半橫向排煙時(shí)隧道內(nèi)火災(zāi)煙氣的蔓延進(jìn)行了模擬分析,對(duì)不同排煙閥設(shè)置下隧道火災(zāi)煙氣的控制效果進(jìn)行了比較,討論了半橫向排煙系統(tǒng)中排煙閥的設(shè)置原則和對(duì)排煙效果的影響,可為隧道火災(zāi)半橫向煙氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考.

高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí),煙氣對(duì)人員的生命安全有著非常大的威脅,因此有效地控制煙氣在建筑物內(nèi)的擴(kuò)散對(duì)于人員的逃生是非常重要的。通過(guò)高層建筑內(nèi)煙氣流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,采用k-ε兩方程三維紊流模型對(duì)高層建筑火災(zāi)時(shí)排煙口布置于走廊頂棚和走廊側(cè)壁時(shí)的機(jī)械排煙進(jìn)行模擬。結(jié)果表明,排煙口的布置方式不同對(duì)排煙效果的影響很大。排煙口置于頂棚時(shí)比排煙口置于側(cè)壁時(shí)排煙效率高近10%,走廊內(nèi)危險(xiǎn)性低。在進(jìn)行排煙設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮將排煙口設(shè)置在走廊頂部。

煙氣回流(back-layering)是隧道火災(zāi)在縱向風(fēng)作用下的一種特殊煙氣蔓延現(xiàn)象,抑制煙氣逆流的臨界風(fēng)速一直是隧道火災(zāi)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。本文在分析國(guó)內(nèi)外對(duì)縱向通風(fēng)排煙下臨界風(fēng)速問題研究現(xiàn)狀和規(guī)范規(guī)定的基礎(chǔ)上,通過(guò)數(shù)值模擬和縮尺寸模型試驗(yàn)對(duì)臨界風(fēng)速與隧道坡度的關(guān)系進(jìn)行研究,對(duì)它們的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,為公路隧道火災(zāi)時(shí)縱向通風(fēng)排煙管理提供參考。

火災(zāi)集中排煙模式下,隧道兩端射流風(fēng)機(jī)需向隧道內(nèi)部補(bǔ)充新風(fēng),以使排煙區(qū)域向火源附近排煙口方向集中,縮小煙氣影響范圍。從煙氣控制效果出發(fā),提出排煙效率、煙氣蔓延范圍、能見度3個(gè)指標(biāo)作為判定合理機(jī)械補(bǔ)風(fēng)的依據(jù)。以某越江隧道工程集中排煙為例,采用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件fds對(duì)-2.8%坡度隧道在不同排煙口開啟方案(上游3個(gè)、下游3個(gè);上游2個(gè)、下游4個(gè);上游1個(gè)、下游5個(gè))、不同縱向補(bǔ)風(fēng)風(fēng)速(0、1、2、3m/s)下的12組火災(zāi)工況進(jìn)行模擬計(jì)算。結(jié)果表明:縱向補(bǔ)風(fēng)風(fēng)速對(duì)集中排煙效果影響顯著,本隧道區(qū)段火災(zāi)集中排煙時(shí)的合理縱向補(bǔ)風(fēng)風(fēng)速為2m/s,小于縱向通風(fēng)時(shí)的臨界風(fēng)速值。

通過(guò)對(duì)地鐵區(qū)間隧道和列車火災(zāi)發(fā)生原因以及區(qū)間隧道和列車火災(zāi)危險(xiǎn)性分析,提出地鐵火災(zāi)的防范重點(diǎn)應(yīng)在地鐵列車上。應(yīng)從設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、管理、乘客教育等多方面采取防范措施,做到有效控制火源、限制火災(zāi)燃燒條件、完善火災(zāi)探測(cè)手段,從而降低地鐵火災(zāi)的發(fā)生概率。

縱向通風(fēng)對(duì)隧道火災(zāi)煙氣層結(jié)構(gòu)及豎井排煙的影響機(jī)制研究