公路隧道防災(zāi)救援技術(shù)手段

公路隧道防災(zāi)救援技術(shù)第二部分公路隧道防災(zāi)救援技術(shù)研究手段一、模型試驗研究二、三維數(shù)值模擬研究三、重要結(jié)論主要內(nèi)容一、模型試驗研究1、隧道火災(zāi)試驗研究現(xiàn)狀2、模型試驗

目前，世界上關(guān)于火災(zāi)試驗總共有三大類，即：（１）等比例模型試驗（２）在運(yùn)營前或運(yùn)營時的隧道中進(jìn)行試驗（３）小比例模型試驗1、隧道火災(zāi)試驗研究現(xiàn)狀（１）等比例模型試驗Ofenegg隧道（1965年瑞士）試驗：目的：研究瑞士的60個隧道工程在火災(zāi)情況下的通風(fēng)量場地：Ofenegg鐵路隧道，把隧道距入口190m處進(jìn)行封閉試驗內(nèi)容：采用6.6m2到95m2的汽油燃燒床模擬了大約11組火災(zāi)測試的內(nèi)容：溫度、風(fēng)速、氣體濃度（CO和O2）、能見度Zwenberg隧道（1975年奧地利）試驗：目的：奧地利兩項主要的高速公路工程通風(fēng)系統(tǒng)：縱向通風(fēng)方式和半橫向通風(fēng)方式兩種系統(tǒng)試驗內(nèi)容：30組火災(zāi)試驗，燃燒床6.8m2～13.6m2測試內(nèi)容：溫度、氣體濃度（CO、CO2、NOx和O2）、不透明度和燃燒率PWRI試驗（1982年日本）：場地：采用700m長的導(dǎo)洞和3300m長的公路隧道試驗內(nèi)容：火源點采用汽油燃燒床（4m2試驗10組，6m2試驗2組）、客車（試驗6組）和公共汽車（試驗6組）來模擬測試內(nèi)容：縱向空氣流速的影響Repparfjord隧道（1990～1992年挪威）試驗：場地：在Repparfjord隧道（一個廢棄的長達(dá)2.3km的采礦導(dǎo)洞（毛洞、橫斷面變化范圍為30～40m2））人力物力：集中了9個歐洲國家的人員參與。試驗花費(fèi)經(jīng)費(fèi)在1千萬美元試驗內(nèi)容：采用鐵路和地鐵車輛、客車、載重車輛及按要求分級的火災(zāi)（庚烷燃燒和木材堆燃燒）進(jìn)行21組模擬試驗測試內(nèi)容：空氣和墻壁的溫度、流速、不透明度、氣體濃度、煙霧運(yùn)動等Memorial隧道（1993～1995年美國）試驗：場地：位于西維吉尼亞的Memorial隧道（一條廢棄的長850m的公路隧道）通風(fēng)方式：全橫向通風(fēng)方式和縱向通風(fēng)方式兩種人力物力：這項試驗是由聯(lián)邦公路管理局和馬薩諸塞州波士頓Artery隧道工程共同提供經(jīng)費(fèi)而進(jìn)行的，試驗花費(fèi)為4千萬美元測試內(nèi)容：采用柴油燃燒床模擬火災(zāi)進(jìn)行了大約91組試驗。熱量釋放率從10MW（4.5m2）～100MW（44.4m2）。（２廳）在囑運(yùn)營蒼前或鎮(zhèn)運(yùn)營味時的嚼隧道娃中進(jìn)屈行試挑驗證明強(qiáng)在發(fā)發(fā)生火羨災(zāi)的右情況說下排參煙系攔統(tǒng)是棄否能遼夠正辟常工帥作。這項耗試驗道近期甚的發(fā)扒展說勒明了尸通風(fēng)叢的效典率與斤通風(fēng)旋風(fēng)量倘和通狼風(fēng)操沃作方獅式兩去者均作有關(guān)低聯(lián)。管因為草這點哈從來帝沒有霞被有根關(guān)建足議或柜是規(guī)弱范所覺論述然，所罵以為釣了對俱火災(zāi)草（火良災(zāi)點付位置績、熱革釋放容率、富自然股通風(fēng)滴等）再做出乞最佳物反應(yīng)階，進(jìn)授行詳音細(xì)而摟明確所的研蠻究是必很有鉤必要悶的。為了很檢驗跑隧道植操控微者遇傍到火貌災(zāi)情珠況時宜如何死做出駁反應(yīng)危。試驗芹也可頃以與焦火災(zāi)設(shè)消防崗演習(xí)年和救致援評途價聯(lián)微系起社來。如：（1）Pu眾ym什or防en蜓s隧道剖火災(zāi)繼試驗（2）Ch纏am正oi愛se隧道鄙火災(zāi)扶試驗（3）雁俱門關(guān)皮隧道昏防災(zāi)鞏演習(xí)（4）北削碚-西山線坪隧記道群線防災(zāi)丟演習(xí)這種協(xié)試驗肆存在歇的問駐題有飾：（1）目詠標(biāo)單添一（2）火借災(zāi)規(guī)需模小慌（不豆會超藏過5M碼W）（3）火土災(zāi)持似續(xù)時尋間短目的勿：體撿現(xiàn)發(fā)餃生在還隧道煌內(nèi)部音的火噴災(zāi)發(fā)弊展現(xiàn)漢象優(yōu)點耐：與層等比牽例模泥型試嗽驗相恭比，握這種悠方法索會節(jié)火省大限量的對時間恐和金弄錢。縣由于們其能校夠用做激光裝或是蕩染色申的流較體來偶顯現(xiàn)賊煙霧義，因粥此它目的結(jié)猾論也和是令脅人信憐服的跌。應(yīng)用蠟：對務(wù)于隧域道設(shè)工計，開很少帝采用捕這種突試驗筍。（３乳）小互比例翅模型櫻試驗小比捎例模怖型試鐵驗一持般有炊三種尼模型沸：熱力脅模型侵：由真蕩實火王災(zāi)的糖不同弊火源衣組成欣，表鴉述了序熱量銹與墻會壁之晌間的脾熱傳低遞，慮表達(dá)飲了逆站流距專離、攤坡度忽、熱鮮釋放船以及坑與墻端壁間毛熱交炊換之篩間的仗關(guān)系村，不靠能夠牽控制士與原壁型相偉同的艙熱輻勉射（反即火弄源放配熱量疏）等溫鉛變化垂模型狀：火源蛙是用瘦輕氣落體和境空氣酒或者攜是氮廈氣的蜜混和逐物來咳模擬冤的，霸不能矮描述們與墻創(chuàng)壁之熱間的花熱交猴換，瞞通常雙用這肚種模程型來角模擬多逆流販層長前度，裝模擬傍橫向芳通風(fēng)炕中閥駛門調(diào)權(quán)節(jié)對驅(qū)煙霧朝擴(kuò)散刻效應(yīng)西的影篇響是約有效探的水力乒模型虎：不能爬體現(xiàn)貸與不搞同密夠度有煤關(guān)的糠浮力馳作用反（重墻力是格一個幕常數(shù)碗），太僅限私于液如態(tài)，梁對應(yīng)榨的釋露放的景熱量德很低唉，更渾高的慘熱量棄釋放捆率只估能基牧于一恐些假刮定來昏進(jìn)行死模擬小比柴例模關(guān)型試郊驗缺史陷：（1）熱擔(dān)力模拉型：不能尿夠控欣制熱族輻射費(fèi)。（2）等睬溫變冊化模纏型：不能籮描述土熱交壁換。（3）水漸力模噴型：不能遷體現(xiàn)胃浮力革作用祖。（１囑）相擦似關(guān)句系（２述）試風(fēng)驗系鳴列（３菜）模妙型設(shè)癢計與鹿安裝（４燃）斷意面和壟測點古布置（５腎）測霧試系嘴統(tǒng)（６幕）結(jié)美果分失析２、襯模型文試驗（１短）相軋似關(guān)畢系幾何臺相似盡量戀選擇翁大幾插何比鑄例模院型，蚊縱向臥尺寸園可以裙采用濱變態(tài)忙摩阻均。流動棋相似保證鼻摩阻珠系數(shù)摧（相捉對粗開糙度盯）相房誠等，困相對萬粗糙覺度相游等→灶表面京粗糙頁度相雞等→蛛使模革型流困動進(jìn)肺入充欄分發(fā)樹展的前紊流蘆即可計。溫度塘場相遮似試驗稿中保碎證等壯風(fēng)速搭即可拜以滿伴足溫督度場葛分布司相似譯的要聞求。壓力廁場相希似海拔斧高程季相差塞不大五時，頸重力將影響統(tǒng)微弱殲，可漁認(rèn)為幼壓力聯(lián)場相凝似。（２久）試惑驗系雁列（３炊）模腥型設(shè)抬計與去安裝（４率）斷漸面和擾測點坑布置ABCEFGHIKM

DJL燃燒床80m56m40m28m18m10m6m2m2m6m（５灣）測惕試系鎖統(tǒng)CAN總線壓力探頭風(fēng)速探頭變送器溫度探頭采集器采集器采集器變送器（６霞）結(jié)鍋果分沿析?火災(zāi)時隧道內(nèi)煙霧性態(tài)分析?火災(zāi)時隧道內(nèi)壓力場分析?火災(zāi)時隧道內(nèi)溫度場的分布煙霧的擴(kuò)散規(guī)律火災(zāi)煙流逆流層的性態(tài)壓力場狀態(tài)火風(fēng)壓研究燃燒溫度溫度場分布分析內(nèi)容隧道內(nèi)風(fēng)速的變化二、掏三維陣數(shù)值超模擬肺研究1、數(shù)眠值模竭擬系烤統(tǒng)2、數(shù)盛值模歐擬系備列①專焰家系章統(tǒng)②區(qū)唐域模判擬③網(wǎng)憶絡(luò)模歸擬④場寸模擬⑤混塔合模氧擬直接炮數(shù)值肚模擬敲法（DN駐S）雷諾鍵平均汁法（RA換NS）大渦享模擬堪法（LE鋪S）１、毯數(shù)值撫模擬摩系統(tǒng)可以唇使用托通用供商業(yè)箏軟件立進(jìn)行贊火災(zāi)餐模擬品，如ST爸AR沒-C鼓D、PH射OE社NI詳CS、FL疑UE際NT、CF惱X等。（１泊）單奔隧道搜火災(zāi)崗三維嬌數(shù)值昂分析（２福）雙州隧道嬌火災(zāi)騰模式備下通霸風(fēng)組堵織三勵維數(shù)渾值分直析（３職）送身排式舟通風(fēng)柜模式莊下隧侵道火件災(zāi)通搶風(fēng)三呼維數(shù)自值分典析２、爺數(shù)值朽模擬紫系列1、隧蚊道火扶災(zāi)區(qū)絲式域劃心分：豬三個惠區(qū)域各，即偏火區(qū)爐上游僵、火鞏區(qū)和并火區(qū)姐下游2、火委區(qū)溫見度分寶布變肺化規(guī)每律（1）隧克道火狡災(zāi)過渡程的什三個歇階段途：即杏發(fā)展率階段催、穩(wěn)喂定階映段和挎衰減任階段派。（2）最削高溫禽度變膝化規(guī)懲律：涉起火刊后的2～10廉mi予n內(nèi)何達(dá)到揉最高曬。（3）溫級度梯遲度變蘆化規(guī)礙律：惱經(jīng)過2～4分鐘乖，即禍達(dá)最澤大。三、宿重要撓結(jié)論（4）通卸風(fēng)風(fēng)司速對醋最高協(xié)溫度趣的影刻響：康最高跳溫度靈達(dá)10顏000C（5）最肌高溫修度在謠橫斷霞面上嫂分布榴：下及部高隆上部影低。3、火寇區(qū)上違游溫五度分夢布變肅化規(guī)界律通風(fēng)山風(fēng)速特總能稼保持止大于2m密/s，高杏溫?zé)熝亓鲗⒘x不會君產(chǎn)生特回流肉，此始時，弓火災(zāi)蜓對上受游的頂影響呆距離煌不超做過30罷m，主秘要是防熱輻姿射影非響。4、火形區(qū)下候游溫下度分蓮布變挎化規(guī)初律（1）火鍛區(qū)下欣游溫撞度的翼擴(kuò)散漠速度轟與此蛾段的巨通風(fēng)墾速度追相當(dāng)蒙。（2）火盛區(qū)下假游15剖0m范圍午內(nèi)處欣于渦碧流狀感態(tài)（3）同掙等火駁災(zāi)規(guī)撫模下廉，當(dāng)座風(fēng)速透為2～3m陷/s后，衛(wèi)溫度娃最高飯。（4）火記區(qū)下該游溫極度分儲布在一消定的濫通風(fēng)慚風(fēng)速您下，魄火區(qū)飄下游任最高淺溫度鑼在25磨0℃以上路的區(qū)反段長熄度在80定0m左右破。一倒人高嫩度處濫，火海區(qū)下拿游最徑長在25樣00乘m左右侵溫度塊達(dá)到逗人可傷忍受講的程堅度。5、火食災(zāi)情攝況下襲煙流所分布壇規(guī)律（1）不汁產(chǎn)生瓜回流罩風(fēng)速婆為2m否/s。（2）不偶通風(fēng)呢情況倡下，喜煙霧牲的縱題向擴(kuò)赤散速挪度為1～2m縮慧/s，厚壞度方資向的航擴(kuò)散需速度充約為2～4c惡m/拌s。（3）在書縱向群通風(fēng)徒情況彩下，堪煙流頌的擴(kuò)眠散速剪度與必此段廈的通愿風(fēng)速騾度相蹈當(dāng)。6、CO濃度漏場，架最高畫大于10壞%。7、O2濃度緞場，喇最低瀉小于16硬%。8、火接源處追密度蟻最小揭為1/樂6正常產(chǎn)密度灣，火踢源下拉游最隊小密銷度為1/袋2正常錦密度膊。9、火災(zāi)會溫度鐮隨距朱離變哪化計食算方近法10、火災(zāi)吉溫度話隨時糾間和烘距離鳴變化娃計算絹方法11、火