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(yàn)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(yàn)研究1、隧道火災(zāi)試驗(yàn)研究現(xiàn)狀2、模型試驗(yàn)

目前，世界上關(guān)于火災(zāi)試驗(yàn)總共有三大類，即：（１）等比例模型試驗(yàn)（２）在運(yùn)營(yíng)前或運(yùn)營(yíng)時(shí)的隧道中進(jìn)行試驗(yàn)（３）小比例模型試驗(yàn)1、隧道火災(zāi)試驗(yàn)研究現(xiàn)狀（１）等比例模型試驗(yàn)Ofenegg隧道（1965年瑞士）試驗(yàn)：目的：研究瑞士的60個(gè)隧道工程在火災(zāi)情況下的通風(fēng)量場(chǎng)地：Ofenegg鐵路隧道，把隧道距入口190m處進(jìn)行封閉試驗(yàn)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(cè)試的內(nèi)容：溫度、風(fēng)速、氣體濃度（CO和O2）、能見(jiàn)度Zwenberg隧道（1975年奧地利）試驗(yàn)：目的：奧地利兩項(xiàng)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(yàn)內(nèi)容：30組火災(zāi)試驗(yàn)，燃燒床6.8m2～13.6m2測(cè)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(yàn)（1982年日本）：場(chǎng)地：采用700m長(zhǎng)的導(dǎo)洞和3300m長(zhǎng)的公路隧道試驗(yàn)內(nèi)容：火源點(diǎn)采用汽油燃燒床（4m2試驗(yàn)10組，6m2試驗(yàn)2組）、客車（試驗(yàn)6組）和公共汽車（試驗(yàn)6組）來(lái)模擬測(cè)試內(nèi)容：縱向空氣流速的影響Repparfjord隧道（1990～1992年挪威）試驗(yàn)：場(chǎng)地：在Repparfjord隧道（一個(gè)廢棄的長(zhǎng)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(gè)歐洲國(guó)家的人員參與。試驗(yàn)花費(fèi)經(jīng)費(fèi)在1千萬(wàn)美元試驗(yàn)內(nèi)容：采用鐵路和地鐵車輛、客車、載重車輛及按要求分級(jí)的火災(zāi)（庚烷燃燒和木材堆燃燒）進(jìn)行21組模擬試驗(yàn)測(cè)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(dòng)等Memorial隧道（1993～1995年美國(guó)）試驗(yàn)：場(chǎng)地：位于西維吉尼亞的Memorial隧道（一條廢棄的長(zhǎng)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(xiàng)試驗(yàn)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(yàn)花費(fèi)為4千萬(wàn)美元測(cè)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(yàn)。熱量釋放率從10MW（4.5m2）～100MW（44.4m2）。（２廳）在囑運(yùn)營(yíng)蒼前或鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)味時(shí)的嚼隧道娃中進(jìn)屈行試挑驗(yàn)證明強(qiáng)在發(fā)發(fā)生火羨災(zāi)的右情況說(shuō)下排參煙系攔統(tǒng)是棄否能遼夠正辟常工帥作。這項(xiàng)耗試驗(yàn)道近期甚的發(fā)扒展說(shuō)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?yàn)椴葸@點(diǎn)哈從來(lái)帝沒(méi)有霞被有根關(guān)建足議或柜是規(guī)弱范所覺(jué)論述然，所罵以為釣了對(duì)俱火災(zāi)草（火良災(zāi)點(diǎn)付位置績(jī)、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(yàn)跑隧道植操控微者遇傍到火貌災(zāi)情珠況時(shí)宜如何死做出駁反應(yīng)危。試驗(yàn)芹也可頃以與焦火災(zāi)設(shè)消防崗演習(xí)年和救致援評(píng)途價(jià)聯(lián)微系起社來(lái)。如：（1）Pu眾ym什or防en蜓s隧道剖火災(zāi)繼試驗(yàn)（2）Ch纏am正oi愛(ài)se隧道鄙火災(zāi)扶試驗(yàn)（3）雁俱門(mén)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(yàn)肆存在歇的問(wèn)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(huì)超藏過(guò)5M碼W）（3）火土災(zāi)持似續(xù)時(shí)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(diǎn)耐：與層等比牽例模泥型試嗽驗(yàn)相恭比，握這種悠方法索會(huì)節(jié)火省大限量的對(duì)時(shí)間恐和金弄錢(qián)?？h由于們其能校夠用做激光裝或是蕩染色申的流較體來(lái)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(duì)務(wù)于隧域道設(shè)工計(jì)，開(kāi)很少帝采用捕這種突試驗(yàn)筍。（３乳）小互比例翅模型櫻試驗(yàn)小比捎例模怖型試鐵驗(yàn)一持般有炊三種尼模型沸：熱力脅模型侵：由真蕩實(shí)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(huì)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(lái)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(lái)角模擬多逆流販層長(zhǎng)前度，裝模擬傍橫向芳通風(fēng)炕中閥駛門(mén)調(diào)權(quán)節(jié)對(duì)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(gè)幕常數(shù)碗），太僅限私于液如態(tài)，梁對(duì)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(lái)昏進(jìn)行死模擬小比柴例模關(guān)型試郊驗(yàn)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(cè)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(yàn)系鳴列（３菜）模妙型設(shè)癢計(jì)與鹿安裝（４燃）斷意面和壟測(cè)點(diǎn)古布置（５腎）測(cè)霧試系嘴統(tǒng)（６幕）結(jié)美果分失析２、襯模型文試驗(yàn)（１短）相軋似關(guān)畢系幾何臺(tái)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(dòng)棋相似保證鼻摩阻珠系數(shù)摧（相捉對(duì)粗開(kāi)糙度盯）相房誠(chéng)等，困相對(duì)萬(wàn)粗糙覺(jué)度相游等→灶表面京粗糙頁(yè)度相雞等→蛛使模革型流困動(dòng)進(jìn)肺入充欄分發(fā)樹(shù)展的前紊流蘆即可計(jì)。溫度塘場(chǎng)相遮似試驗(yàn)稿中保碎證等壯風(fēng)速搭即可拜以滿伴足溫督度場(chǎng)葛分布司相似譯的要聞求。壓力廁場(chǎng)相希似海拔斧高程季相差塞不大五時(shí)，頸重力將影響統(tǒng)微弱殲，可漁認(rèn)為幼壓力聯(lián)場(chǎng)相凝似。（２久）試惑驗(yàn)系雁列（３炊）模腥型設(shè)抬計(jì)與去安裝（４率）斷漸面和擾測(cè)點(diǎn)坑布置ABCEFGHIKM

DJL燃燒床80m56m40m28m18m10m6m2m2m6m（５灣）測(cè)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(shí)隧道內(nèi)煙霧性態(tài)分析?火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)壓力場(chǎng)分析?火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)溫度場(chǎng)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(chǎng)狀態(tài)火風(fēng)壓研究燃燒溫度溫度場(chǎng)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(chǎng)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(méi)-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(lì)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(gè)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(jiàn)度分寶布變肺化規(guī)每律（1）隧克道火狡災(zāi)過(guò)渡程的什三個(gè)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(jí)度梯遲度變蘆化規(guī)礙律：惱經(jīng)過(guò)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(duì)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(mèng)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(huì)君產(chǎn)生特回流肉，此始時(shí)，弓火災(zāi)蜓對(duì)上受游的頂影響呆距離煌不超做過(guò)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(chǔ)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(zhǎng)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(zhǎng)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(jiān)度。5、火食災(zāi)情攝況下襲煙流所分布?jí)?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(shū)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(chǎng)，架最高畫(huà)大于10壞%。7、O2濃度緞場(chǎng)，喇最低瀉小于16硬%。8、火接源處追密度蟻?zhàn)钚〗覟?/樂(lè)6正常產(chǎn)密度灣，火踢源下拉游最隊(duì)小密銷度為1/袋2正常錦密度膊。9、火災(zāi)會(huì)溫度鐮隨距朱離變哪化計(jì)食算方近法10、火災(zāi)吉溫度話隨時(shí)糾間和烘距離鳴變化娃計(jì)算絹方法11、火