坡度对地铁区间隧道火灾中人员疏散影响研究

为探究地铁区间隧道发生火灾时坡度对人员疏散的影响,运用Pyrosim和Pathfinder软件对区间隧道发生火灾时人员的疏散情况进行数值模拟,分析火灾烟气影响下的人员疏散速度系数,重点研究不同坡度以及不同疏散策略下的人员疏散过程。结果表明：在列车中部发生7.5 MW火灾并紧急停靠在区间隧道中部的情况下,随着坡度的增大,火灾烟气对上坡方向疏散人员的影响逐渐增大,造成人员的疏散速度逐渐减小;当隧道坡度大于1.3%时,与火灾烟气的威胁相比,人员密度对下坡方向人员疏散速度的影响占据主导作用,建议尽量采用往下坡方向疏散的策略;对于坡度小于1.3%的隧道,可同时选择上下坡2个出口疏散。     

西安地铁穿越地裂缝带的隧道结构变形特征研究

以西安地铁工程为背景,对穿越地裂缝带的地铁隧道在地裂缝活动时的变形特征进行了研究.在此基础上,对穿越地裂缝带的整体式地铁隧道的监测部位和监测方法提出了建议.通过对整体式大型物理模型试验结果的分析,认为当地裂缝活动时,在靠近地裂缝下盘3H范围内的隧道变形量较大,变形使下盘隧道顶部受拉,底部受压.位于上盘的隧道在全长范围内都有变形,并在隧道底部产生部分脱空现象,脱空区的长度与隧道的埋深、长度、土与隧道的刚度比等因素有关.当变形或脱空区长度超过隧道的允许变形值时,将引起隧道顶部混凝土的开裂,引发漏水等不良现象,影响隧道的安全运营.在对试验成果分析的基础上,提出整体式地铁隧道的安全监测内容应包括:1)地裂缝两侧隧道的相对垂直位错;2)隧道底部脱空区的长度;3)隧道结构的应力变化幅度.针对上述变形特征及监测内容,提出了监测点的合理布置范围及采用的监测方法.     

地铁隧道地震动力响应模拟试验研究

为研究地震荷载作用下隧道结构的动力响应,以指导隧道修建施工和衬砌支护,提高地铁隧道的整体抗震能力,采用理论分析、数值模拟和室内试验相结合的方法,对地铁隧道地震动力响应进行研究。选取沈阳地铁2号线某段隧道为工程背景,在理论分析地铁隧道地震动力响应的前提下,运用FLAC~(3D)数值软件模拟地铁隧道地震动力响应情况,地铁隧道两帮壁正负45°区域剪应力、主应力和位移最显著,监测点加速度变化趋势与输入地震波加速度时程曲线较为一致。在室内振动台试验中,地基土体表面峰值加速度明显比地基土体深部大,隧道两帮壁正负45°位置附近应变最大,振动停止后应变并未归零。数值模拟与室内试验研究结果较为吻合表明,由于人工波的地震烈度较现场波大,地铁隧道的地震扰动强烈;地铁隧道两帮壁正负45°区域地震动力响应剧烈,极易发生破坏。可根据这一现象有针对性地采取抗震措施,保证地铁隧道的安全、稳定。     

隧道盾构施工下穿地铁车站出入口安全影响分析

基于有限单元法的Ansys软件,对某隧道盾构施工近距离下穿既有地铁出入口人行通道的施工过程进行数值仿真分析,得出其地层变位规律及对结构内力和变形产生的影响;提出结构安全评价新指标(斜率和曲率)并结合水平位移、竖直位移和差异沉降等指标对车站结构变形的安全性进行了分析,其评估结果与现场监测结果作对比分析,非常吻合。说明该评价指标有效、操作过程可行且结果可信,从而可利用其为类似工程的设计与施工、相关软件计算结果的使用以及结构安全评估提供依据和支持。     

阻塞条件下地铁隧道坡度对烟气逆流长度影响研究

在隧道纵向通风系统设计中,烟气逆流长度是至关重要的参数,传统的理论预测模型多适用于公路隧道,对阻塞条件下有坡度的地铁隧道烟气逆流长度的研究较少。通过理论分析、缩尺寸实验和FDS数值模拟,推导了适用于阻塞条件下有坡度的地铁隧道的无量纲烟气逆流长度模型,得到了烟气逆流长度随坡度的变化规律。研究结果表明,基于FDS模拟的水平地铁隧道烟气逆流长度与实验结果变化规律基本一致,该FDS模型可以研究不同坡度工况,且逆流长度随着坡度的增加呈增加趋势。     

爆炸荷载下地铁隧道损伤规律研究

地铁在运营中存在诸多风险,特别是外爆炸带来的危害尤为突出。为避免由此产生的风险,需对地铁隧道在外部侧爆炸瞬时强荷载作用下隧道衬砌结构损伤效应进行研究,进而对隧道衬砌结构的损伤程度作出判断。以西安地铁6号线工程为依托,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型,分析外爆炸荷载作用下应力波的传播规律;选取地面侧爆角度和隧道埋置深度2个因素建立分析工况,研究了外爆炸荷载下隧道衬砌结构的受力状态规律,隧道埋深15,18 m相较埋深12 m衰减了20,125个微应变;同时直观地对隧道衬砌结构的损伤程度进行分析。开展该项研究为地铁隧道结构抗爆防护设计提供了理论依据,具有较高的技术、经济和社会效率。     

地铁隧道排烟口无量纲结构参数与局部阻力研究*

针对现有行业规范中的排烟口结构参数尚不明确的问题,依托过海瓦贵区间隧道,搭建隧道通风排烟模型实验系统。设定11种排烟口面积工况,结合实验与数值模拟,得到排烟口上、下游的静压值和风速。引入动能修正系数,推导出基于上下游能量差的排烟口局部阻力表达式,绘制出无量纲面积比与局部阻力系数曲线族。研究结果表明:排烟口长宽比值较大时,不利于排烟口下方风流流动;在同一风机组合工况下,当排烟口面积缩小时,局部阻力系数会呈现出先减后增的趋势;提出排烟口最优结构长宽比为1.06。研究结果可为相关规范制定提供参考,并为防灾救灾提供理论支持。     

隧道宽度对侧向排烟系统排烟效果的影响研究

为了研究不同隧道宽度对侧向排烟系统排烟效果的影响,基于FDS数值模拟分析方法,结合不同隧道宽度和排烟量对隧道拱顶温度、烟气层厚度及排烟效率等参数进行分析。结果表明：在相同边界条件下,隧道越宽,拱顶纵向温度衰减越剧烈,纵向方向烟气蔓延长度越长;在不同隧道宽度下,排烟量越大,侧向排烟效率越高;排烟效率受隧道宽度的影响较大,在相同排烟量下,随隧道宽度增加,各排烟阀排烟效率及总排烟效率均呈递减趋势,隧道宽度从10 m增至20 m,排烟效率降低了18个百分点左右;在隧道宽度为20 m时,不同排烟量下排烟效率均在50%左右,表明隧道宽度在20 m以上时排烟效果相对较差,建议隧道宽度大于20 m时不宜采用侧向排烟方案。     

活塞风对地铁隧道内烟气扩散特性影响的数值模拟

研究目的是探索地铁列车活塞运动所造成的隧道内三维非均匀初场对列车火灾烟气扩散特性的影响。采用计算流体力学(CFD)方法模拟列车从运动到停止于隧道中的过程,通过将瞬时计算域内三维速度场经过数据转换和传递作为进一步模拟火灾烟气扩散过程的初始条件,检验有效疏散时间内列车附近疏散空间的安全性,并将模拟结果与静止初始条件下的模拟结果进行对比。模拟所采用的三维非均匀初场更接近于真实的物理过程,使模拟结果更有助于揭示实际火灾过程的本质。模拟结果显示列车运动所造成的惯性气流对火灾早期烟气扩散有显著的影响,所采用的研究方法和结论能为制定更加可靠和安全的火灾应急预案提供理论依据。     

地铁隧道施工安全风险演化的BP-SD模型研究

为深入研究地铁隧道施工风险的动态演化过程,结合系统动力学(SD)、误差反向传播(BP)神经网络与平均影响值（MIV）算法,确定模型中影响因素间的因果关系和影响函数,构建地铁隧道施工风险演化的BP-SD模型。模型仿真结果表明:安全管理风险系统与施工人员风险系统的值的变化对地铁隧道施工风险值影响最大,施工环境系统的值的变化对地铁隧道施工风险值影响次之,机械设备系统的值的变化对地铁隧道施工风险值影响最小。因此,可通过降低安全管理风险值与施工人员风险值控制地铁隧道施工风险发生的概率。     

地铁车站火灾风险的概率模糊评估研究

火灾风险评估是为了有效预防和减少火灾的发生.在对地铁车站火灾风险定量描述的基础上,从火灾发生概率和火灾危害性2个一级指标出发,建立地铁车站火灾风险概率模糊评估模型,并以某地铁车站为实例论述该模型的应用.评估得出,该地铁车站火灾风险隶属矩阵为(0.11,0.27,0.41,0.21),依据最大隶属度原则,该地铁车站的火灾风险等级为“一般风险”;依据“赋值法”,该地铁车站安全评价得分为82.19,对应安全等级为“一般”.二者结论一致,也与该地铁车站的实际安全状况相符.     

基于合作博弈-云化AHP的地铁隧道施工方案选优

为了研究多专家对多方案的比选排序规则及数据特点,提出一种基于合作博弈-云化AHP算法处理该问题,并用以地铁隧道施工方案选择。方案选择对于控制施工成本,保证施工安全尤为重要。使用云模型嵌入AHP构建云化AHP模型对专家提供的不确定信息进行处理,得到在考虑实际工程背景下的方案偏好排序。使用合作博弈模型得到多个方案排序的综合排序。根据方案权重最大原则确定最优方案。分析了3位专家对3种隧道施工方案的偏好排序,其结果表明:对于给定的工程背景,盾构法施工是最优的。与现有4种模型进行对比,说明了其能更好地处理数据的不确定性,综合专家决策群意见,且数据量和计算量较小。     

火灾中既有地铁车站混凝土结构温度分布的变化

为了研究既有地铁车站发生火灾时,其混凝土主体结构中温度的变化情况,以某地铁站主体结构为对象,使用FLAC3D对该地铁站进行了模拟,构建了火源产生的除混凝土结构外的热对流和热辐射叠加温度场.根据温度不同材料性质不同的现象,在模拟过程中随温度升高实时调整材料参数,使模拟结果更加准确.模拟了从4℃到1000℃期间的3个设定位置火源使结构温度场的变化.结果表明:在定量角度,车站各部分温度变化与火源温度变化存在一定的数值关系;定性得到,结构越连续,空间刚度越大,热能在车站混凝土结构中传播越快,温度分布越均匀.对该地铁站提出了一些应重点防护的位置.     

龙门吊移动荷载对地铁车站深基坑变形的影响

青岛地铁苗岭路站是在土岩组合地层下开挖的狭长型换乘车站,深基坑两侧既有建筑物众多且临近基坑,施工中采用龙门吊运输材料。为探究龙门吊移动荷载作用下基坑围护结构和土体的空间变形规律,建立三维有限元数值模型,对比分析了加载前后基坑围护桩侧移变形和坑外地表沉降,并探讨了起吊物与边跨的距离对基坑变形的影响。结果表明:龙门吊移动荷载作用下基坑产生明显的动态响应;围护桩桩体侧移变形比竖向变形响应明显且沿深度有所不同,嵌岩点处侧移响应最明显,土岩交界面处响应最小;受基坑阴角效应的影响,动载作用下角隅处土体沉降变形保持不变,坑外土体最大变形位置由距坑边2 m处转移至基坑边;起吊物的移动在基坑边产生明显的变形动态响应区域,随着起吊物远离边跨,桩周土体的沉降量逐渐减小,动态响应区域向远离坑角方向增大;加强冠梁连接、适当增大阴角处桩间距或减少锚杆施作可以保证基坑的稳定性,经济有效。     

隧道火灾纵向通风下羽流触顶区温度变化研究

根据Boussinesq相似性,利用流体力学基本方程,建立隧道火灾羽流三维模型,并借助量纲分析方法,推导了触顶区温升公式.在假设的隧道模型下,通过改变火源功率和纵向风速设计了多个算例,利用温升公式进行计算,并与场模拟结果比较,归纳了触顶区温度的变化规律.结果表明,同一火源功率下,触顶区温度随纵向风速增加而降低,并趋于一稳定值,其大小约为最高温度的1/3.还对温降过程中的突变现象进行了分析,讨论了中心低温区及不同羽流对温度的影响.最后对火灾救援的通风策略提出了建议.     

高速公路隧道入口区段交通流模拟与安全性研究

隧道内外照明差异使交通流状态产生了相应的变化.为模拟高速公路隧道入口交通流运行与安全状态,根据驾驶速度与能见度关系,提出了元胞传输模型的改进原理与方法.通过与实际道路交通流数据的比较,验证了模型的有效性.运用该模型模拟并比较不同条件下交通运行状态.结果表明,改进的元胞传输模型能够揭示隧道入口流量与车速状态.受到隧道能见度的影响,在隧道入口段车速将有明显的降低.随着隧道内能见度的降低,这种影响更为明显.高流量情况下,隧道入口的扰动可能影响后续车辆速度与流量;低流量情况下则影响不大.车速扰动对于道路全段的安全性影响较大,在交通激波的传递过程中,更容易出现交通事故.低密度情况下,隧道内能见度越低,安全性越差.     

公路隧道内纵向通风对火灾参数影响的试验研究

公路隧道发生火灾时易造成严重后果,纵向通风作为火场排烟降温的常用措施会改变燃烧的火源功率及相关火灾参数,影响公路隧道通风排烟的设计。利用按照弗洛德相似性原理自行设计建造的公路隧道火灾烟气输运特性研究试验台,研究了不同纵向通风风速下燃料火源功率、火焰形状和烟气层高度、距火源2 m人眼高度处一氧化碳体积分数、隧道横截面竖向温度及隧道纵向人眼高度处温度的变化规律。结果表明,所研究的火灾参数与纵向通风之间呈现非线性变化关系,火源功率在纵向通风作用下出现"双驼峰"现象,随风速增大,火源功率、火焰主体长度与亮度的变化规律相似,平均燃烧速度与一氧化碳体积分数、温度变化规律一致。