隧道火灾烟气温度及蔓延速度衰减特性

在隧道火灾烟气内部温度竖向分层的条件下,利用理论分析和数值模拟研究隧道横截面烟气平均温度沿隧道纵向的衰减特性,并量化其对烟气瞬态蔓延速度的影响。在同一隧道截面上,某点处烟气温度随着该点与隧道顶棚之间距离的增大而近似呈线性降低。理论分析表明：将上述温度分层特性考虑在内之后,烟气通过侧壁的热损失比传统算法减小一半。烟气温度与蔓延速度沿隧道纵向的衰减率主要受烟气流量及壁面换热系数的影响;在确定烟气流量时不仅需要量化羽流产烟量,火源附近密度跃变卷吸空气量约为羽流产烟量的10%;烟气与壁面的换热系数不是常数,而与烟气蔓延速度成正比。基于以上分析建立不同截面处烟气平均温度的理论模型,并根据蔓延速度与浮力通量的内在关系,提出烟气蔓延速度预测模型;二者均随着烟气蔓延长度的增大而呈指数衰减。最后利用FDS研究不同火源功率条件下烟气温度和蔓延速度在隧道纵向的衰减率,理论模型与数值模拟的结果比较一致。     

地铁停车线区域通风排烟模式研究

为明确复杂结构、多排烟系统联动作用下,地铁停车线区域火灾烟气扩散特性,优化停车线通风排烟策略,针对广州某停车线区域开展了火灾现场实验和数值模拟研究。首先,基于全尺寸火灾试验结果,获取停车线区域典型火灾场景下的烟气扩散和沉降特性,并测量停车线区域不同通风模式下的气流流速;随后,运用数值模拟方法对比多种排烟模式下的烟气控制效果,并分析隧道风机和射流风机排烟风量对烟气扩散特征的影响形式。研究结果表明：自然通风场景下,火灾烟气起火后180 s内即可进入区间隧道及配线隧道,而启动隧道风机排烟可以减缓烟气扩散速率和沉降速率,但隧道风速未达到临界风速时,无法控制烟气向外扩散;隧道风机排烟组合区间射流风机向停车线送风的工作模式是停车线区域最佳排烟模式,建议隧道风机采用2台60 m³/s风量风机,射流风机采用2台30 m³/s风量风机,可同时降低停车线区域、区间隧道及配线隧道区域的烟气扩散和沉降速率,延长各区域可用疏散时间。研究结果可用于指导停车线风机选型及排烟模式设计,提升停车线区域火灾烟气控制能力。     

隧道彩色路面和侧墙设计对驾驶行为的影响分析

为探究不同隧道环境设计下驾驶绩效以及驾驶员的生、心理变化特性,采用3D Max软件搭建仿真试验场景,选取15名驾驶员开展不同隧道环境设计场景下的驾驶模拟试验,采集驾驶员的生、心理及车辆运行状态数据;选取具有代表性的车辆运行指标和驾驶员状态指标,构建驾驶行为趋势面模型,分析指标之间的相对敏感程度。研究结果表明：路面铺设彩色路面可提示驾驶员适当减速,其中,黄色系渐变彩色路面和纵向减速标线彩色路面的综合效果更佳,更利于安全行车;隧道内设置装饰侧墙可缓解隧道内驾驶员视觉信息单调的现象,考虑到隧道内行车安全和通行效率,建议采用蓝-白装饰侧墙。     

不同围岩和埋深条件下高地温隧道围岩稳定性影响研究*

为了研究围岩等级及埋深对高地温隧道围岩稳定性的影响,以红河州建（个）元高速公路尼格隧道为工程背景,采用现场测试、正交试验及数值模拟相结合的方法,探讨围岩等级、埋深及温度对隧道围岩稳定的敏感性。研究结果表明:隧道拱顶沉降量随围岩等级及埋深的升高而增加,而隧道拱顶沉降量随围岩温度的增加呈先减小后增加的趋势,影响隧道拱顶沉降因素主次顺序为围岩等级、埋深及温度。将数值模拟与现场监测结果对比分析,验证数值模拟的可靠性及准确性。研究结果可为类似高地温隧道设计和施工提供参考。     

基于可拓综合评价模型的隧道塌方概率计算方法

塌方是隧道施工过程中最常见的事故。在研究塌方发生的孕险环境及致险因子特征的基础上,选取岩石坚硬程度、岩石完整性、地下水流量、隧道埋深、隧道偏压、施工效果6个评价指标,依据可拓学理论,建立了隧道塌方评价的物元模型,采用层次分析法确定了各评价指标的权重,并通过实际的隧道塌方概率等级关联度计算,对京台线杉溪隧道塌方进行了评价。评价结果表明:左洞掌子面ZK27+445处隧道塌方概率为很可能(j0=4),与现场实际情况相符合。该评价方法能有效计算出隧道塌方发生的概率等级,是一种实用的计算方法,对塌方的预测具有一定的指导意义,也为今后隧道塌方评估提供了一条新的思路。     

改进组件树在隧道裂缝识别中的应用*

为提高衬砌裂缝病害事故隐患识别率,解决隧道表面普遍存在的对比度低、噪声污染严重、光照不均匀等问题,采用Retinex方法对图像进行噪声抑制和细节增强,结合组件树算法快速建立组件树并剪枝,建立1种新的隧道衬砌裂缝识别算法。研究结果表明:改进后的算法可有效平衡图像光照,保护图像中裂缝边缘信息,识别精度大于95%。研究结果可为识别隧道裂缝引起的安全隐患提供新的方法。     

踔厉奋发 只为守护地铁运营安全——访中国安全生产科学研究院交通安全研究所高级工程师李建

李建,中国安全生产科学研究院交通安全研究所高级工程师,第四届中国科协青年人才托举工程和北京市优秀青年人才入选者。李建一直从事地铁火灾通风排烟关键技术研发,致力于解决地铁火灾通风排烟行业技术难题。研究成果获得省部级一等奖6项、二等奖1项、三等奖1项,中国专利优秀奖1项,市级三等奖1项。     

水喷淋与排烟耦合作用下走廊烟气蔓延规律研究

以西安市某高层办公楼为原型,使用PyroSim建立了高层建筑长直走廊模型。通过数值模拟研究了室外风、机械排烟和水喷淋在时间和空间的耦合作用下,耦合顺序和排烟口位置对走廊烟气蔓延规律的影响。通过对烟气蔓延流场、温度场以及组分（CO、O₂）场进行对比分析,得到了高层建筑长直走廊水喷淋与排烟耦合作用烟气蔓延规律。结果表明:室外风作用下,机械排烟先耦合较水喷淋先耦合的烟气蔓延情况更有利于走廊人员疏散,且长直走廊的机械排烟口到走廊窗口的最佳排烟距离为走廊总长度的1/2。     

环境风作用下浅埋隧道自然排烟竖井组高度研究

为得到能适应不同环境风的最优自然排烟竖井组高度,采用Fluent软件研究了不同竖井高度(4～8 m)和环境风速(0～9 m/s)对自然排烟竖井组排烟效果的影响。结果表明：当竖井组高度H<6 m时,高温区域随竖井高度的增加而减小,竖井排烟效果随竖井高度的增加而增强;弱环境风的存在可以减小高温区域范围,增强竖井排烟效果。当竖井高度H>6 m时,高温区域随竖井高度的增加而增大,竖井排烟效果随环境风速的增加而增强。当竖井高度H=6 m时,综合排烟效果最好。