生命值与伤害值概念下的公路隧道火灾人员逃生安全风险研究

公路隧道发生火灾时,高温和烟气同时危及逃生人员和消防人员的生命安全。在已有的火灾烟气和高温下人员逃生条件的基础上,文章定义人员伤害值、生命值概念,提出了一种新的同时考虑高温和烟雾的隧道火灾人员逃生安全风险辨识条件。以某隧道大巴车火灾为例,建立数值计算模型模拟不同火灾工况下隧道的温度场以及烟雾场,依据建立的人员逃生安全风险判定条件得到了火灾时下游人员逃生动态过程的受伤害程度以及不同位置处消防人员受伤害情况。研究结果表明:适当提高通风风速有利于下游人员逃生;逃生过程中CO对人的伤害占主导作用;通风风速大于2.5 m/s时,上游消防人员有足够的时间进行灭火作业;通风失效时,消防人员灭火时长不宜超过360 s。     

长大公路隧道火灾模式下的烟雾特性研究

公路隧道火灾初期对人员逃生造成威胁的并不是高温,而是烟雾。为了更好地控制隧道火灾的蔓延,就必须更好地对隧道火灾烟雾的特性进行研究,总结出一些普遍规律,为火灾救援提供试验基础。文章通过秦岭终南山特长公路隧道的火灾模型试验,对长大公路隧道发生火灾时的烟雾特性进行了研究。     

公路隧道火灾预警及烟雾防控与安全疏散研究与展望

公路隧道由于自身结构狭长、密闭、内部交通环境复杂等特点，使得发生火灾时火势极易蔓延并产生高温有毒烟雾，对被困人员造成严重的生命安全和财产威胁。对隧道火灾探测、火灾发展、火灾烟雾控制以及隧道发生火灾时人员安全疏散等方面的研究现状进行阐述，具体包括火灾探测系统的优化更新，隧道火灾烟雾远近场分界点、火灾烟雾回流层长度和烟雾层厚度等关键参数的确定，以及隧道火灾人员安全疏散的影响因素和提高安全疏散效率的方法。建议深入研究集成式火灾视频图像探测技术（VID），更新迭代智能化通风控制系统，并利用VR训练系统提升隧道管理人员的应急指挥能力，提高隧道火灾安全疏散效率。     

西华岭隧道火灾疏散救援通道参数研究

西华岭特长公路隧道位于浙江省诸暨至永嘉高速公路金华境内,按双向四车道平行分离式山岭公路隧道设计,设计行车速度为80 km/h,其中左隧道长4 291 m,右隧道长4 312 m.设计采用全射流风机纵向通风方案.文章通过对该隧道火灾蔓延和烟气扩散规律、人员疏散安全分析及逃生救援方案的研究,确定了车行横通道和人行横通道的间距及相关疏散参数.     

从烟气迁移谈轨道交通区间隧道的火灾探测

轨道交通区间隧道的火灾烟气控制有多种模式,关键是对火灾位置的准确判断。隧道内受到列车行驶的影响,高温烟气的扩散会异于常规的火灾烟气分布和扩散规律,提出了以烟气迁移规律为导向的车载火灾探测方案,为在区间隧道发生火灾时第一时间启动事故通风模式,组织人员疏散和火灾救援创造有利条件。     

上海长江隧道火灾安全疏散研究

文章以上海长江隧道为研究对象,利用smartfire软件(CFD软件)和buildingEXODUS软件(疏散模拟软件),首先分析了隧道内人员安全疏散的影响因素,然后对上海长江隧道的疏散排烟系统在正常运营和阻塞两种工况下的安全性进行了评估,发现在正常运营工况下发生火灾时隧道内人员可以安全疏散,但是在阻塞工况下发生火灾时火源下游人员并不能全部安全疏散,据此我们提出了减小纵向风速和引导部分健康成年人从次近疏散口逃生的优化方案。     

基于缩尺试验分析隧道火灾自熄机理

为掌握隧道火灾自熄特性,采用缩尺试验方法建立隧道模型进行分析,研究结果表明：障碍物上部封堵时对隧道产生的自熄效果比下部封堵更有效,隧道火灾的自熄随封堵物距火源的距离越远,自熄时间越长,对火灾和烟气的控制效果更差;隧道火灾的自熄时间与隧道壁面边界无关,但火源处的氧气浓度和二氧化碳浓度受壁面边界的影响,当隧道壁面为防火板壁面时,能加快氧气的消化率,增加二氧化碳的生成量。     

公路隧道运营期风险定量分析模型研究

文章借鉴风险评估理论,建立了一套适用于公路隧道运营期风险分析的定量风险分析模型,对隧道事故场景、发生概率、后果等进行评估。同时建立了事故疏散模型和FED人员逃生条件模型,为公路隧道运营期风险分析提供了方法依据。     

火灾下衬砌开裂形式与范围研究

隧道火灾对人员生命产生威胁的同时也会对隧道结构安全产生影响。首先,根据火灾时的实际情况建立了地铁区间隧道火灾烟气三维温度场。其次,考虑隧道壁面与高温烟气的热对流、热传导、衬砌材料传热性能的非线性以及衬砌混凝土爆裂建立了火灾时衬砌温度场求解的基本方程与求解方法,对比试验结果验证了所提方法的准确性。再次,结合求解得到的三维温度场,考虑衬砌材料热力学性能为温度的非线性函数,使用有限单元法对火灾时衬砌内部应力进行了求解。最后,按照弹性失效准测以及三轴受力情况,对衬砌破坏的形态及范围进行了分析。研究发现:衬砌破坏主要由内侧混凝土压碎引起;受火7 200 s后,沿行车方向16 m,厚度方向12 cm,拱顶向下112°范围内衬砌受压超过其抗压强度;管片主筋处,1 800 s内其受力均小于其强度;管片破坏形态主要为片状劈裂;螺栓在火灾后期会出现抗剪强度不足,主要范围分布在对拱顶向两侧37°范围内。     

隧道横向连接通道设置

在许多长大公路隧道和铁路隧道中,两管隧道之间多等间距设置横向连接通道,使隧道在发生火灾等事故情况时,乘行人员可以通过横向连接通道安全地疏散到另一管隧道内,救援人员亦可通过连接通道迅速进入事故现场。     

特长公路隧道平导抽吸式排烟策略数值模拟研究

为探讨利用平导作为排烟道的平导抽吸排烟新模式，建立含平行导洞的特长隧道数值模型，研究平导抽吸排烟时隧道内的烟气蔓延特征及温度分布规律。结果表明，使用平导抽吸模式进行排烟可以有效抑制主隧道内的烟气蔓延。火灾发生后100 s时，主隧道内基本上没有烟气，900 s时基本上达到稳定状态，烟气不再往主隧道两侧蔓延；随着平导两端排烟量的增大，烟气稳定时在主隧道内的蔓延距离逐渐变小。当平导两端总排烟量为600 m3/s时，烟气被完全控制在开启的3个横通道范围内；当开启3个横通道进行排烟时，顶棚最高烟气温升随排烟量的增大而降低；当对称开启2个横通道进行排烟时，隧道顶棚最高烟气温升随排烟量的增大变化不明显。在平导抽吸排烟模式下，隧道顶棚下方的烟气温度沿纵向呈指数衰减，并且烟气温度的衰减速率与横通道开启模式、排烟量的大小几乎无关。     

山岭公路隧道结构的耐火极限与防火保护问题

在我国公路行业标准、规范中缺乏对山岭公路隧道耐火极限与防火保护的相应规定.发生火灾时,首先应采取应对措施,保证隧道结构不会出现连续坍塌或严重掉块伤人情况,使司乘人员逃生疏散及消防人员救援与灭火具有足够的时间.火灾后隧道结构损伤应可进行维修,且其维修成本及因此中断营运的损失应可接受.通过对影响耐火极限与防火保护的诸多因素进行分析,并结合我国国情,提出了山岭公路隧道耐火极限为1～2 h,一般应以隧道结构失去稳定性为判断标准,按此标准隧道结构一般无需附加防火层保护等建议.     

隧道逃生管道设计中的圆管冲击计算

针对隧道施工中的塌方事故,进行了隧道逃生管道系统设计的研究。首先进行了隧道中块石下落对圆管的冲击计算,考虑弹塑性变形,计算了两球形碰撞时的冲击力。进一步进行了圆管撞击大变形和破坏的计算,从而得到圆管凹陷变形值。取不同钢管厚度和不同岩石刚度进行计算的结果表明,圆管厚度越大,或者岩块刚度越小,凹陷值越小。初步设计中,取钢管直径为0.82 m、厚度为10 mm,隧道内直径0.5 m块石下落引起的圆管凹陷计算变形值约为直径的1/4,在允许范围之内,即不影响人员逃生通过,因而认为是安全的。计算结果为隧道逃生管道的设计提供了依据。     

地铁车辆主动灭火系统对人员安全疏散的有效性分析

由于轨道交通车辆空间相对密闭、人员密集且无序,一旦发生火灾即会造成群死群伤,因此急需提高其消防安全隐患的防范能力.本文以地铁车厢为载体,加载主动灭火系统,运用火灾动力学模拟软件FDS对地铁车厢典型着火位置发生火灾时,是否使用主动灭火系统两种火灾场景进行数值计算,对比分析两种火灾场景下的烟气蔓延规律及主要火灾产物的分布及变化规律.研究表明,主动灭火系统能有效地抑制地铁列车火灾温度的升高、控制烟气蔓延速度,为人员逃生提供较为安全的环境.     

特长公路隧道通风设计若干问题与对策

目前,我国在特长公路隧道的通风设计中,在隧道自然风阻力计算、根据稀释烟雾计算隧道需风量、送排式通风系统中“不应有短道回流”和通风斜井倾角选用等方面存在一定的问题。文章在对问题进行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;(4)隧道通风斜井的倾角不要受矿山常用的斜井倾角的限制,应视隧道的具体工程条件灵活取用。     

低等级公路双向行车超特长隧道火灾通风方案探讨

文章从双向行车隧道火灾通风的特点入手,着重分析了火灾时隧道内温度和烟气分布对洞内人员和车辆的不利影响,并对目前国内应用最多的平导外风道通风方式进行了深入研究,得出了该通风方式在火灾时不能保证人员和车辆安全的结论;同时提出了三种可行的通风方案,并通过分析对比,最后择优推荐了较适合我国国情的、采用两个单车道隧洞单向行车的全纵向通风方案。     

双火源隧道火灾特性全尺寸试验研究

隧道内车辆碰撞、火焰和高温烟气的热辐射和热对流因素极易引发双火源或多火源火灾事故，严重威胁隧道内人员安全。为了研究纵向通风条件下隧道双火源火灾发展特性，依托上海市中心城区北横通道开展现场全尺寸火灾试验，采用2组柴油池火共进行5组火灾试验。通过改变双火源引燃时间和火源间距，重点分析连锁型双火源和不同火源间距下并发型双火源火灾发展全过程关键参数特性，包括火焰偏转角、火灾热释放速率、纵向和竖向烟气温度和一氧化碳浓度。试验结果表明：连锁型火灾由于引燃时间不同，双火源发展不同步，双火源的热释放速率呈现此消彼长的发展态势，竞争燃烧显著。对于火源间距为2 m的连锁型双火源，不同发展阶段内下游火源的火焰偏转角始终大于上游火源的火焰偏转角。对于火源间距为5 m、10 m、20 m的并发型双火源，双火源的火焰偏转角基本接近一致。与以往全尺寸隧道火灾试验中拱顶烟气温度测量方案不同，采用间距为1 m的光纤光栅温度传感器测量隧道拱顶烟气温度。对于不同火源间距下的双火源火灾，其拱顶纵向烟气温度分布曲线存在多个温度峰值。无论是热辐射导致的温度峰值还是热对流导致的温度峰值，下游火源对应的温度峰值始终大于上游火源对应的...     

集中排烟隧道近火源顶板热参数理论预测

由于集中排烟模式能较好地控制上下游烟气的扩散范围,故被广泛应用于长大隧道设计中。文章针对小尺度火灾,建立了集中排烟隧道火源热烟羽受限发展理论模型,与已有火灾实验结果进行对比,完成了理论模型的验证,预测了顶板下方最高烟气温升、偏移距离等热参数。预测结果表明:火灾强度一定时,烟气最大温升随等效风速增加而急剧下降,且火灾强度对烟气温升的影响也较为显著;当等效风速超过1.5 m/s时,最大温升变化趋缓直至恒定;等效风速较小时,羽流未发生明显偏移,随着等效风速进一步增大,偏移距离明显增大,其变化速率随火灾强度的增大而减小。经回归整理得到了顶板下方烟气最大温升、偏移距离的无量纲准则关联式。     

大断面隧道水雾抑制熄灭柴油池火的试验研究

文章依据Froude相似准则开展1:10缩小尺寸模型试验,研究了不同喷嘴压力下水雾抑制熄灭柴油池火过程中的物理参数变化规律,重点分析了有,无水雾作用下火源上方顶棚处温度、火羽流竖向温度、火区辐射强度以及纵向烟气温度变化规律。结果表明:弱羽流火灾竖向最高温度出现在燃料表面上方20 cm高度附近的连续火焰区,而且火灾全面发展阶段中期至后期隧道火灾危险性最大;依据试验现象及温度数据,将水雾喷嘴工作压力分为非控火水雾压力(0.2 MPa)、控火水雾压力(0.4 MPa)以及灭火水雾压力(0.6 MPa、0.8 MPa),水雾与火羽流持续作用时隧道顶部流动的水汽烟气混合物及隧道整体烟气浓度降低;隧道顶部烟气温度纵向变化可分为大幅度衰减区以及平稳衰减区;水雾控火作用下火羽流降温明显且冷却后火焰温度低于燃点温度。     

长大公路隧道温升的初步探讨

针对长江隧道,提出长大公路隧道通风不仅要考虑峒内污染物浓度、能见度控制,峒内升温也是必须关注的问题,并对公路隧道内空气温度升高的起因、初步计算以及解决措施等方面进行初步探讨。