公路隧道防灾救援技术手段

公路隧道防灾救援技术第二部分公路隧道防灾救援技术研究手段一、模型试验研究二、三维数值模拟研究三、重要结论主要内容一、模型试验研究1、隧道火灾试验研究现状2、模型试验

目前，世界上关于火灾试验总共有三大类，即：（１）等比例模型试验（２）在运营前或运营时的隧道中进行试验（３）小比例模型试验1、隧道火灾试验研究现状（１）等比例模型试验Ofenegg隧道（1965年瑞士）试验：目的：研究瑞士的60个隧道工程在火灾情况下的通风量场地：Ofenegg铁路隧道，把隧道距入口190m处进行封闭试验内容：采用6.6m2到95m2的汽油燃烧床模拟了大约11组火灾测试的内容：温度、风速、气体浓度（CO和O2）、能见度Zwenberg隧道（1975年奥地利）试验：目的：奥地利两项主要的高速公路工程通风系统：纵向通风方式和半横向通风方式两种系统试验内容：30组火灾试验，燃烧床6.8m2～13.6m2测试内容：温度、气体浓度（CO、CO2、NOx和O2）、不透明度和燃烧率PWRI试验（1982年日本）：场地：采用700m长的导洞和3300m长的公路隧道试验内容：火源点采用汽油燃烧床（4m2试验10组，6m2试验2组）、客车（试验6组）和公共汽车（试验6组）来模拟测试内容：纵向空气流速的影响Repparfjord隧道（1990～1992年挪威）试验：场地：在Repparfjord隧道（一个废弃的长达2.3km的采矿导洞（毛洞、横断面变化范围为30～40m2））人力物力：集中了9个欧洲国家的人员参与。试验花费经费在1千万美元试验内容：采用铁路和地铁车辆、客车、载重车辆及按要求分级的火灾（庚烷燃烧和木材堆燃烧）进行21组模拟试验测试内容：空气和墙壁的温度、流速、不透明度、气体浓度、烟雾运动等Memorial隧道（1993～1995年美国）试验：场地：位于西维吉尼亚的Memorial隧道（一条废弃的长850m的公路隧道）通风方式：全横向通风方式和纵向通风方式两种人力物力：这项试验是由联邦公路管理局和马萨诸塞州波士顿Artery隧道工程共同提供经费而进行的，试验花费为4千万美元测试内容：采用柴油燃烧床模拟火灾进行了大约91组试验。热量释放率从10MW（4.5m2）～100MW（44.4m2）。（２厅）在嘱运营苍前或镇运营味时的嚼隧道娃中进屈行试挑验证明强在发发生火羡灾的右情况说下排参烟系拦统是弃否能辽够正辟常工帅作。这项耗试验道近期甚的发扒展说勒明了尸通风丛的效典率与斤通风旋风量倘和通狼风操沃作方狮式两去者均作有关低联。管因为草这点哈从来帝没有霞被有根关建足议或柜是规弱范所觉论述然，所骂以为钓了对俱火灾草（火良灾点付位置绩、热革释放容率、富自然股通风滴等）再做出乞最佳物反应阶，进授行详音细而搂明确所的研蛮究是必很有钩必要闷的。为了很检验跑隧道植操控微者遇傍到火貌灾情珠况时宜如何死做出驳反应危。试验芹也可顷以与焦火灾设消防岗演习年和救致援评途价联微系起社来。如：（1）Pu众ym什or防en蜓s隧道剖火灾继试验（2）Ch缠am正oi爱se隧道鄙火灾扶试验（3）雁俱门关皮隧道昏防灾巩演习（4）北削碚-西山线坪隧记道群线防灾丢演习这种协试验肆存在歇的问驻题有饰：（1）目咏标单添一（2）火借灾规需模小慌（不豆会超藏过5M码W）（3）火土灾持似续时寻间短目的勿：体捡现发饺生在还隧道煌内部音的火喷灾发弊展现汉象优点耐：与层等比牵例模泥型试嗽验相恭比，握这种悠方法索会节火省大限量的对时间恐和金弄钱。县由于们其能校够用做激光装或是荡染色申的流较体来偶显现贼烟雾义，因粥此它目的结猾论也和是令胁人信怜服的跌。应用蜡：对务于隧域道设工计，开很少帝采用捕这种突试验笋。（３乳）小互比例翅模型樱试验小比捎例模怖型试铁验一持般有炊三种尼模型沸：热力胁模型侵：由真荡实火王灾的糖不同弊火源衣组成欣，表鸦述了序热量锈与墙会壁之晌间的脾热传低递，虑表达饮了逆站流距专离、摊坡度忽、热鲜释放船以及坑与墙端壁间毛热交炊换之筛间的仗关系村，不靠能够牵控制士与原壁型相伟同的舱热辐勉射（反即火弄源放配热量疏）等温铅变化垂模型状：火源蛙是用瘦轻气落体和境空气酒或者携是氮厦气的蜜混和逐物来咳模拟冤的，霸不能矮描述们与墙创壁之热间的花热交猴换，瞒通常双用这肚种模程型来角模拟多逆流贩层长前度，装模拟傍横向芳通风炕中阀驶门调权节对驱烟雾朝扩散刻效应西的影篇响是约有效探的水力乒模型虎：不能爬体现贷与不搞同密够度有煤关的糠浮力驰作用反（重墙力是格一个幕常数碗），太仅限私于液如态，梁对应榨的释露放的景热量德很低唉，更浑高的惨热量弃释放捆率只估能基牧于一恐些假刮定来昏进行死模拟小比柴例模关型试郊验缺史陷：（1）热担力模拉型：不能尿够控欣制热族辐射费。（2）等睬温变册化模缠型：不能箩描述土热交壁换。（3）水渐力模喷型：不能迁体现胃浮力革作用祖。（１嘱）相擦似关句系（２述）试风验系鸣列（３菜）模妙型设痒计与鹿安装（４燃）断意面和垄测点古布置（５肾）测雾试系嘴统（６幕）结美果分失析２、衬模型文试验（１短）相轧似关毕系几何台相似尽量恋选择翁大几插何比铸例模院型，蚊纵向卧尺寸园可以裙采用滨变态忙摩阻均。流动棋相似保证鼻摩阻珠系数摧（相捉对粗开糙度盯）相房诚等，困相对万粗糙觉度相游等→灶表面京粗糙页度相鸡等→蛛使模革型流困动进肺入充栏分发树展的前紊流芦即可计。温度塘场相遮似试验稿中保碎证等壮风速搭即可拜以满伴足温督度场葛分布司相似译的要闻求。压力厕场相希似海拔斧高程季相差塞不大五时，颈重力将影响统微弱歼，可渔认为幼压力联场相凝似。（２久）试惑验系雁列（３炊）模腥型设抬计与去安装（４率）断渐面和扰测点坑布置ABCEFGHIKM

DJL燃烧床80m56m40m28m18m10m6m2m2m6m（５湾）测惕试系锁统CAN总线压力探头风速探头变送器温度探头采集器采集器采集器变送器（６霞）结锅果分沿析►火灾时隧道内烟雾性态分析►火灾时隧道内压力场分析►火灾时隧道内温度场的分布烟雾的扩散规律火灾烟流逆流层的性态压力场状态火风压研究燃烧温度温度场分布分析内容隧道内风速的变化二、掏三维阵数值超模拟肺研究1、数眠值模竭拟系烤统2、数盛值模欧拟系备列①专焰家系章统②区唐域模判拟③网忆络模归拟④场寸模拟⑤混塔合模氧拟直接炮数值肚模拟敲法（DN驻S）雷诺键平均汁法（RA换NS）大涡享模拟堪法（LE铺S）１、毯数值抚模拟摩系统可以唇使用托通用供商业筝软件立进行赞火灾餐模拟品，如ST爸AR没-C鼓D、PH射OE社NI详CS、FL疑UE际NT、CF恼X等。（１泊）单奔隧道搜火灾岗三维娇数值昂分析（２福）双州隧道娇火灾腾模式备下通霸风组堵织三励维数浑值分直析（３职）送身排式舟通风柜模式庄下隧侵道火件灾通抢风三呼维数自值分典析２、爷数值朽模拟紫系列1、隧蚊道火扶灾区丝式域划心分：猪三个惠区域各，即偏火区炉上游僵、火巩区和并火区姐下游2、火委区温见度分宝布变肺化规每律（1）隧克道火狡灾过渡程的什三个歇阶段途：即杏发展率阶段催、稳喂定阶映段和挎衰减任阶段派。（2）最削高温禽度变膝化规惩律：涉起火刊后的2～10廉mi予n内何达到揉最高晒。（3）温级度梯迟度变芦化规碍律：恼经过2～4分钟乖，即祸达最泽大。三、宿重要挠结论（4）通卸风风司速对醋最高协温度趣的影刻响：康最高跳温度灵达10颜000C（5）最肌高温修度在谣横断霞面上嫂分布榴：下及部高隆上部影低。3、火寇区上违游温五度分梦布变肃化规界律通风山风速特总能稼保持止大于2m密/s，高杏温烟沿流将义不会君产生特回流肉，此始时，弓火灾蜓对上受游的顶影响呆距离煌不超做过30罢m，主秘要是防热辐姿射影非响。4、火形区下候游温下度分莲布变挎化规初律（1）火锻区下欣游温撞度的翼扩散漠速度轰与此蛾段的巨通风垦速度追相当蒙。（2）火盛区下假游15剖0m范围午内处欣于涡碧流状感态（3）同挣等火驳灾规抚模下廉，当座风速透为2～3m陷/s后，卫温度娃最高饭。（4）火记区下该游温极度分储布在一消定的滥通风惭风速您下，魄火区飘下游任最高浅温度锣在25磨0℃以上路的区反段长熄度在80定0m左右破。一倒人高嫩度处滥，火海区下拿游最径长在25样00乘m左右侵温度块达到逗人可伤忍受讲的程坚度。5、火食灾情摄况下袭烟流所分布坛规律（1）不汁产生瓜回流罩风速婆为2m否/s。（2）不偶通风呢情况倡下，喜烟雾牲的纵题向扩赤散速挪度为1～2m缩慧/s，厚坏度方资向的航扩散需速度充约为2～4c恶m/拌s。（3）在书纵向群通风徒情况彩下，堪烟流颂的扩眠散速剪度与必此段厦的通愿风速骡度相蹈当。6、CO浓度漏场，架最高画大于10坏%。7、O2浓度缎场，喇最低泻小于16硬%。8、火接源处追密度蚁最小揭为1/乐6正常产密度湾，火踢源下拉游最队小密销度为1/袋2正常锦密度膊。9、火灾会温度镰随距朱离变哪化计食算方近法10、火灾吉温度话随时纠间和烘距离鸣变化娃计算绢方法11、火