四洞公路隧道火灾模式下烟气控制标准研究

为了确定四洞公路隧道火灾模式下的烟气控制标准,通过理论公式计算得到火灾隧道内防止烟气逆流的纵向临界通风风速,并采用火灾动力学软件FDS进行对比验证,同时研究阻塞场景下在相邻安全隧道内进行反向通风的控烟模式,得到阻止烟气经火源下游的横通道蔓延到安全隧道的临界风速。结果表明:Kennedy理论公式计算的结果与FDS模拟结果吻合较好,确定三车道隧道火灾模式下临界风速为2.2m/s,双车道为2.3m/s;阻塞场景下,三车道隧道发生火灾时,相邻三车道安全隧道反向通风临界风速不小于3.5m/s,双车道隧道发生火灾时,相邻三车道安全隧道反向通风临界风速不小于5.5m/s。     

新场特长公路隧道双洞互补式通风方案设计

新场隧道为特长公路隧道，采用单向坡，左、右线需风量差异明显。针对新场隧道右线通风负荷过大的情况，提出双洞互补式通风方案，即增设横向换气风道，将左、右线隧道形成网络通风系统，利用左线中富余的新鲜风稀释右线中的污染空气，使左、右线隧道内空气质量均满足规范标准。根据新场隧道工程情况，通过方案比选，对双洞互补式通风方案的可行性与合理性进行研究，并对新场隧道双洞互补式通风方案进行设计。结果表明： 新场隧道采用双洞互补式通风方案可以在保证隧道内通风需求的前提下，取消斜竖井以及地下风机房等设施的设置，以较小的初期投资和后期运营管理费用，完善通风系统功能并提高行车舒适性和安全性，具有显著的社会经济效益。     

带出口匝道城市隧道通风特性比尺模型试验

通风特性是影响城市隧道内外环境的关键，为深入研究带出口匝道城市隧道风量及风量分配的变化规律，获得隧道总风量及分流比的高效控制策略，基于相似理论，设计并搭建总长为38 m的1/20带匝道隧道通风比尺模型，研制可实现8台模型风机联动的变频控制系统、16个断面的速度及压力数据的实时测量与自动采集系统（该系统在风速u ≥ 2.5 m·s^-1时，比尺模型同步满足阻力、惯性力和压力相似准则），进行各通风段射流升压力变化对隧道内风量及风量分配的影响试验。结果表明：隧道主线通风段与匝道通风段风量存在联动耦合效应，当调节某通风段射流升压力时，该通风段及与之串联的通风段风量均随着射流升压力的增大而增大，与之并联的通风段，风量随射流升压力的增大而减小；总风量和分流比分别是影响城市隧道内、外环境的关键因素，调节分流前主线段射流升压力不改变分流比，但对控制隧道总风量变化最为高效，单位射流升压力作用下的总风量变化幅度达1.43%·（N·m^-2）^-1；调节分流后主线段或匝道段射流升压力对隧道总风量的影响有限，但能有效控制分流比，单位射流升压力作用下的分流比增幅分别为（-4.43，4.16）%·（N·m^-2）^-1；利用分流前主线段的射流风机控制隧道内环境，利用分流后主线段或匝道段的射流风机控制隧道外环境，是最为高效的通风控制方法。     

公路隧道通风设计若干问题探讨

长大公路隧道的通风系统工程造价高、运营能耗大,通风系统设计合理与否,对长大隧道工程建设有重要影响。现行的《公路隧道通风照明设计规范》(JT J 026.1-1999)在隧道自然风阻力计算、根据稀释烟雾计算隧道需风量、竖井送排式通风系统中“不应有短道回流”等方面存在一定问题。在分析论证的基础上提出:(1)隧道自然风阻力应由自然风等效压差确定,在缺少工程实地观测资料的情况下,假定隧道自然风阻力为常量,并在10~30 Pa之间取值;(2)依据稀释烟雾计算隧道需风量时,在公式中应引入烟雾的质量浓度或烟雾的体积浓度,并用其替代公式中的一般烟雾浓度;(3)竖井送排式通风系统中宜变短道顺流为有控制的回流。     

高瓦斯隧道通风技术研究

超长公路隧道建设中,瓦斯浓度需作为施工安全因素考虑。以三联隧道为工程依托,采用流体计算软件PHOENICS建立了瓦斯隧道扩散数学模型,经计算研究共得出以下几点结论:在隧道横断面考虑,瓦斯浓度最高点为断面顶端,监测时需以顶端浓度作为判断依据;在隧道纵断面考虑,掌子面附近CH4浓度最高,瓦斯浓度最大,随着通入新鲜空气,瓦斯逐步向外扩散,掌子面位置瓦斯浓度降低;在入口风速为4 m/s条件下,通风30 min时刻掌子面CH4浓度降低至0.004 162,在入口风速为8 m/s条件下,通风30 min掌子面CH4浓度降低至0.002 301;从施工便利以及通风效果良好两方面考虑,最佳入口风速应设置为5~7 m/s。     

高海拔特长公路隧道需风量计算的探讨

隧道需风量是制定通风方案的基础和依据,其不仅直接关系到通风工程的投资规模,而且还关系到隧道后期运营的安全和舒适。通过对永古高速公路隧道需风量相关的基准排放量、海拔高度系数、控制工况等参数的分析和研究,确定了针对高海拔大纵坡特长公路隧道的合理需风量,为合理通风方案的制定奠定了基础。     

高海拔公路隧道海拔高度系数及运营通风的修正

《公路隧道通风照明设计规范》给出了海拔高度在0～2400m的海拔高度系数,在高于2400m的隧道,按直线延伸取值,为探究海拔高度系数在高海拔隧道处按直线延伸取值是否满足安全、卫生条件,本文依据鹧鸪山隧道和雀儿山隧道的现场实测数据,计算得到了实测的海拔高度系数,并应用于白茫雪山1#隧道的通风计算,通过对比分析按规范的海拔高度系数与按实测的海拔高度系数计算得到的需风量,得出结论：实测的CO海拔高度系数小于规范给出的延伸值;实测的烟雾海拔高度系数大于规范给出的延伸值;白茫雪山1#隧道通风设计按实测的海拔高度系数计算得到的需风量在运营近期等于按规范得到的需风量,在运营远期较规范得到的需风量小12％。     

氮氧化物对隧道需风量影响研究

为研究隧道环境中氮氧化物对隧道通风的影响,根据不同国家隧道通风环境标准,综合考虑车型、汽车质量、海拔、车龄等影响因素,结合PIARC的相关标准和计算模型,以港珠澳大桥海底隧道工程为例,得出稀释氮氧化物的需风量,并与稀释一氧化碳及烟雾需风量进行对比分析。研究结果表明,氮氧化物中转化为二氧化氮的部分对隧道需风量影响较大,与稀释一氧化碳及烟雾需风量比较,稀释氮氧化物的需风量为控制值。     

公路隧道群污染物串流扩散机理与通风控制方法研究

本文模拟分析了不同间距、不同风速条件下两隧道间污染物分布情况,揭示了洞口之间污染气体扩散机理,提出了纵向间距50~100m两座相邻隧道污染物窜流百分比35%~65%结论,当洞外横风小于1.0~1.5m/s时,污染物窜流会导致后一隧道洞内污染物浓度超过设计允许浓度;提出了粤北山区复线高速公路间距50~100m隧道群的射流风机一体化设计方法和风速联动控制方法,为公路隧道群相邻隧道通风设施的一体化设计、建设和运营控制提供了技术依据。     

金家庄特长螺旋隧道施工通风方案优化分析

为加快长大隧道施工进度，多采用开挖斜井增加工作面，而多工作面同时施工时，通风成为影响掘进速度的重要因素。以金家庄螺旋隧道斜井工区工程为依托，针对左线现有压入式通风方案工作面风量较小、通风效果较差的问题，提出风仓式通风方案。采用三维数值模型对2种方案的“风机-风管-隧道”系统进行计算分析，并将数值计算所得测点风速与现测数据进行校验。计算结果表明： 1）现有压入式通风，风管供风量和洞内风速均不能满足隧道施工通风要求； 2）采用风仓式通风方案后，能较好地控制工作面风管出口风量，使各工作面风量满足要求； 3）风仓式通风具有灵活性，可随着隧道开挖进尺的增加，调节风仓内风机，控制工作面风量； 4）风仓式通风能减少风管长度和转角，从而减少漏风量和风压损失，较好地为工作面提供风量。本文研究成果可为类似工程提供参考，具有实际工程意义。     

乐红特长隧道通风系统设计及运营优化研究

依托乐红特长隧道工程,介绍了工程概况、需风量计算、通风方案论证.基于全寿命周期成本分析,推荐采用分段纵向式通风方式:右线采用单斜井两区段通风,左线采用两斜井三区段通风,左、右线均为三区段排烟,同时,根据近、远期交通量不同,制定了相应的通风系统运营策略,最大限度地提升了通风井通风效率,并降低了隧道运营费用.     

单洞双向公路隧道火灾通风排烟控制研究

基于Fluent流体动力学分析软件对单洞双向隧道火灾烟气特性开展研究,分析了隧道出口700m、1100m、1500m等3种不同位置火灾不同风速条件下烟气蔓延变化规律及导致的火灾临界危险时间变化。结果表明:同样风速条件下,火源位置越靠近洞口,火源上游越安全,火源下游的烟气蔓延速度越快,下游越危险。当通风风速大于1.0m/s时,隧道风速越大,隧道下游火灾早期更安全,但后期火灾危险性增大。     

高海拔隧道纵向风速对人员疏散环境的影响研究

为解决高海拔隧道火灾通风及人员疏散的问题，采用数值模拟的方法设计低海拔隧道(0 m)和高海拔隧道(4 000 m)不同纵向风速条件下的对比试验。结果表明：1)较小风速(1 m/s)不会破坏烟气分层，反而会延缓烟气下降的速度，隧道上下游疏散环境比无纵向风(0 m/s)更好，可用疏散时间更长，较大风速(2 m/s、3 m/s)可保证火源上游处于安全的疏散环境，但会破坏烟气热分层稳定性，导致下游烟气下降快，不利于下游人员疏散；2)与低海拔地区隧道相比，高海拔地区隧道烟气层下降速度更快且烟气层高度更低，温度、能见度条件相对较差，高海拔隧道不同风速条件下各位置可用疏散时间整体小于低海拔隧道。     

城市隧道内污染物控制标准和通风设计研究

城市隧道由于在地理位置、服务功能、交通特性、空气环保等方面与公路隧道不尽相同,隧道内污染物浓度控制指标与公路隧道也有区别,两目前我国还没有针对城市隧道污染物浓度控制标准的相关规范.基于此,依据隧道内污染物浓度控制标准的确定原则并参考国内外最新成果,提出城市隧道污染物控制种类及浓度标准,为通风系统的合理设置提供理论基础,保证隧道运营的环保性和经济性.     

隧道施工环境舒适性研究

为了保证隧道施工环境在满足通风与职业健康要求的同时也满足舒适性要求,从隧道气候三要素(温度、湿度和风速)入手,对比分析了国内外与隧道施工环境舒适性相关的标准和规范,重点分析了隧道气候三要素对隧道施工环境舒适性的影响,总结提出了隧道施工环境舒适性建议标准,并对隧道施工环境舒适性检测与评价方法进行了比较,确定了合理的检测与评价方法,同时提出了隧道施工环境舒适性的主要调控方法。     

公路隧道通风需风量的矩阵计算方法

按照《公路隧道通风设计细则》(JTG/T D70/2-02-2014)给出的稀释烟尘、CO的需风量计算公式,计算需风量过程烦琐而且重复计算多。根据需风量计算公式以及相关参数的特点,引入矩阵计算工具,通过变换和计算得出决定需风量的总变化系数X和Y,从而方便快捷地得出需风量,并且能直观分析需风量的变化规律。以西部地区某高速公路隧道为实例,进行通风计算对比,结果表明,矩阵计算方法得出的需风量结果与常规计算方法得出的是一样的,并且需风量变化规律也是一致的。     

公路隧道通风竖井施工方法

0 引言 随着高等级公路的不断发展,山区隧道也越修越长.从目前的工程实践来看,5 km以上的特长隧道如不采用分段式纵向通风,洞内风速很可能超过《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）的规定（10 m/s）[1].另外,如果发生火灾时,隧道内的排烟路径不能太长,应尽可能分段通风、分段排烟,而实现分段通风的最主要手段就是设置通风井.在公路隧道通风井的选择上,竖井可以大大减小通风阻力,从而降低通风运营费用,所以从国内外的发展趋势来看,越来越多的隧道工程通风井选择了竖井.     

喷射混凝土衬砌隧道通风阻力系数测试研究

依托秦岭终南山18km特长公路隧道,选取隧道中部长度600多米的施工区段,设计风阻现场测试方案,布设2个测试断面,每个断面不同位置布设16个测点,采用高精度压差法对喷射混凝土作为隧道永久衬砌的通风阻力系数进行现场测试,测试风速范围为1.2~6.5m／s;通过数据整理分析,得出了通风阻力系数设计参数。试验表明:2车道公路隧道(净空面积70m2)喷射混凝土衬砌通风阻力系数在试验工况条件下为0.051,该参数值偏于保守,可直接用于指导通风设计。     

公路隧道火灾消防救援安全研究

将隧道温度场随时间的变化和人员的逃生速度引入到传统克拉尼公式中,给出了一个基于温度变化的修正的隧道火灾人员逃生判别公式。采用数值模拟方法,详细研究了典型隧道结构在不同隧道风速(v=1、2、3、45、m.s-1)下不同火灾规模时隧道内的温度场,以修改后的克拉尼公式为公路隧道火灾时的安全逃生判别条件,给出了不同隧道风速、不同火灾规模时的消防救援的安全位置。结果表明:为了防止高温回流对消防救援的影响,在消防救援时,隧道内的环境风速应不小于5 m.s-1。     

基于大断面高铁隧道的施工通风时间理论预测方法研究

为了获得隧道施工中风管出口到掌子面的距离（以下简称“风管距离”）以及风管出口风量对施工通风时间的影响规律，以郑万线机械配套施工的大断面高速铁路隧道为工程依托，采用CFD数值模拟和多项式拟合数值分析方法对1D、2D、3D、4D（D为断面当量直径）的风管距离搭配2 000、2 500、3 000、3 500 m3/min 4种风管出口风量作用下的最少通风时间进行研究。研究结果表明，施工通风时间受风管距离与风管出口风量2个因素的影响，通风时间t与风管距离x之间关系可以表示为t=ax2+bx+c的形式，且式中各项系数均可以通过多项式拟合表达为风管出口风量Q的函数，故研究可得出通风时间t与风管距离、风管出口风量间的函数关系式为t=f(Q)x2+g(Q)x+h(Q)，同时运用该公式对向家湾隧道工程实例的通风时间进行预测。研究成果为郑万线隧道机械化快速施工通风时间的确定提供了理论指导，研究揭示的规律及所采用方法对类似隧道工程施工通风时间的确定具有一定的参考价值。