长大深埋铁路隧道地下水流场演化与恢复预测研究

长大深埋隧道穿越富水地质环境时,易造成区域水环境变化。拟建运三铁路中条山隧道要穿越多条断层破碎带,地层含水量较大,地质条件复杂。采用GMS地下水模拟软件,构建了隧址区三维水文地质结构模型,模拟预测隧道建设施工与运行期的地下水流场分布及恢复情况。结果表明：运三铁路隧道建设排水会形成沿隧道轴线的降落漏斗,区域地下水位平均降深20～40m,最大降深达200m, 3年建设期造成水量损失6.2×10⁶m³。隧道运行稳定排水后,地下水流场可在1年时间内恢复至初始形态,区域流场10年后基本恢复,但隧道周边仍存在约30m的降落漏斗,水资源量将恢复至建设前水平。数值模拟较好地揭示了长大深埋铁路隧道地下水涌水量、影响范围、恢复周期等规律,可为拟建运三铁路中条山隧道的水环境效应评价、恢复与防治提供科学支撑。     

兰渝铁路特长隧道空气质量调查分析

了解兰渝铁路特长隧道内空气质量状况,以预防可能对隧道内养护人员产生健康威胁的有害因素。在铁路运营且避开隧道内机械通风开放时间,采用直读式仪器对12条特长隧道内物理因素(温度、湿度、气压、风速、噪声)、化学因素(CO、CO₂、O₃、NO_X、SO₂、粉尘)及可吸入颗粒物(PM₍2.5_、PM₁₀)浓度进行测量并与国家相关标准比较。结果表明,兰渝铁路特长隧道内气象条件良好,无高气温、高气压和超标噪声的影响;化学污染物(CO、CO₂、O₃、NO_x、SO₂、粉尘)和可吸入颗粒物的浓度基本不超标。此次监测结果说明目前隧道内有害因素未对隧道内相关工作人员健康产生影响。     

某复合型地铁车站站台防排烟方案研究

在地铁站台火灾中,机械排烟和补风对于有效排出站台烟气至关重要,地铁设计规范要求采用正压送风方式来防止烟气经扶梯和楼梯流入站厅层。对于复合型地铁站台而言,站厅层可能与其它建筑共用,建筑面积较大,难以提供足够的风压进行正压送风。本文利用性能化防火设计方法对多种站台防排烟方案进行研究,并提出了分析流程。本文还针对某实际工程案例验证了这一流程的可行性,并据此选择了一种将机械排烟和补风有机结合的防排烟方案。本文的研究工作对其它类型地铁站台防排烟方案具有参考价值。     

我国隧道瓦斯事故统计及影响因素分析

为了解我国隧道瓦斯事故分布特征、发展趋势及其影响因素,统计1949-2019年我国瓦斯隧道以及相关瓦斯事故现有数据,并运用图表分析法总结隧道瓦斯事故,归纳我国隧道瓦斯事故类型、事故后果、事故发生地域、事故发生时间的分布特征及发展趋势特征,进而采用灰色关联法对发生过不同等级事故的8个典型隧道进行影响因素分析.研究结果表明...     

长大区间隧道抽出式串联通风机排烟能力实验研究

为实现有效通风以降低隧道火灾带来的损失和伤亡,依托青岛市地铁8号线大洋站至青岛北站区间隧道,建立线性比尺为1∶15的隧道通风排烟模型实验系统,针对通风机串联单抽,围绕3种通风机频率匹配组合,测定单机的变频频率值、电功消耗、排烟道与行车道的断面平均风速以及右侧行车道静压。研究结果表明：在相同功率消耗下,不同频率匹配的串联通风机排烟效果存在差异;针对此差异,利用气体挡烟墙性能及其计算欧拉数值比较发现,风井近端的通风机频率较大时,下游对污染气流的抵抗力更强,拥有更好的排烟效果。研究结果可为隧道火灾提供更有效率的防灾救灾数据支持,并从欧拉数方面为研究隧道临界风速提供新角度。     

热阻力概念的修正及计算方法

以隧道火灾为背景,对一维加热管流中的热阻力进行了研究。通过压力场数值模拟与理论分析,直接证实了热阻力的存在,并表明传统概念上的热阻力明显大于实际的能量损失。根据能量方程提出水平无粘管流的热阻力应等于气流经过加热区的全压力降,而非静压力降;等截面管流的热阻力大小应为传统热阻力值的1/2。这一修正使热阻力概念具有了严格的流体力学意义。在定义新的热阻力系数基础上,建立了2个热阻力系数表达式及低马赫数条件下热阻力的近似表达式。将该近似表达式与热损失方程进行对比,表明两者在低马赫数条件下具有一致性。研究成果进一步发展了热阻力理论体系,对隧道火灾及其它相关工程热物理问题的研究与应用都具有重要价值。     

滨海软土中爆炸冲击对盾构隧道的影响研究∗

随着地下工程与城市管网的布设日益发展,在规划设计阶段往往需要考虑潜在发生的安全事故影响,确定安全距离。利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,结合天津滨海新区饱和软土特点,分析了可能发生的燃气管线爆炸所产生的冲击荷载对土中埋置盾构隧道的结构安全影响。运用有限元数值模拟,得到了隧道与管线的间距—隧道结构振速峰值的曲线关系;通过对标相关规范的振速限制,得到不同燃气压力下隧道—管线的安全避让距离关系。结果表明:随着燃气管道压强的增大,隧道—管线的安全避让距离呈现先增大后平稳的趋势。结论对于爆破与防护工程设计均具有重要的参考价值。     

关注隧道建设中突发灾难

正5年间,隧道施工类事故致死逾百人,可见隧道施工安全事故多发,安全生产形势严峻。对断层、有毒有害气体等不良地质条件的高风险性认识不足,未能辨识分析各施工环节安全风险,事故应急救援能力不足等,都是隧道施工类事故暴露出的问题。     

纵向通风对隧道竖井排烟影响的模拟研究

通过开展小尺寸实验以及FDS数值模拟实验,研究纵向通风对不同高度竖井的排烟影响并确定最佳通风风速。通过分析纵向通风风速、竖井高度对吸穿现象、边界层分离的影响规律,讨论了吸穿现象的临界条件。小尺寸实验中纵向通风风速考虑了0.096 m/s、0.226 m/s、0.356 m/s、0.485 m/s、0.629 m/s五种工况,竖井高度考虑了0.133 m、0.2 m、0.333 m、0.533 m四种工况。实验结果表明:当纵向通风风速为0.096 m/s、0.226 m/s、0.356 m/s(对应实际风速0.37 m/s、0.87 m/s、1.38 m/s)时,可抑制吸穿现象,但烟气边界层分离现象随着风速的增加而加剧。吸穿现象临界判据F_(critical)=1.5在本文所测试的纵向通风条件下不再适用,但Ri′_(critical)=1.5依然适用。数值模拟结果表明:当竖井高度为1 m、1.5 m、2 m时,排烟量随纵向通风的增加而降低,而当其为3 m、4 m、5 m时,排烟量先上升后降低,在测试风速为1.5 m/s时达到最高值。