公路隧道火灾逃生条件研究

隧道内发生火灾事故时隧道内人员是否逃生成功需要采用合适的逃生条件进行判别。论文系统地总结分析了火灾时常用的几种烟气毒性评价模型:FED扩展模型和PUSER模型,并通过对FED扩展模型和PUSER模型中的几种关键气体毒性以及高温危害进行对比分析,提出了以PUSER窒息气体模型和修正Crane高温气体模型作为公路隧道火灾人员逃生的条件。     

隧道火灾不同CFD模型的对比分析及试验验证

为筛选出适用于隧道火灾模拟、科学经济的CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)模型,为复杂结构的隧道内发生火灾时的数值模拟提供科学参考,基于Heskestad羽流理论,提出传质体热源模型。使用FLUENT软件对比不同物理模型、燃烧模型等的计算结果,并开展缩尺试验进行验证。结果表明,不扩大计算域可能造成顶棚下方温度的不对称分布,而隧道两端扩大的计算域能够消除不合理的边界条件对隧道内温度场的影响。布辛涅斯克(Boussinesq)近似理论假设空气物性不变,但实际上空气的热扩散系数会随着温度的升高而提高,因此使用布辛涅斯克近似的原则得到的温度与实际差异较大。提出的传质体热源模型能够较准确地预测隧道顶棚下方的最大温度,案例的计算误差在10%以内。然而,该模型没有考虑壁面对流散热和空气卷吸的情况,因此在一定程度上高估了纵向温度分布。     

水热活动带下的隧道热害特征与成因分析

滇西地区的地热资源丰富,部分隧道工程在穿越水热活动带时会面临高温挑战,严重影响施工质量与进度。为揭示水热活动带下的隧道热害特征,以腾越隧道为例,采用地质构造勘察法和温泉地球化学分析方法对该区域内的水热活动循环模式进行了研究;基于大地热流值对区域地温带进行了划分,利用SiO₂地热温标对隧道热害进行了预测。分析结果表明：受地质构造影响,该区域水热活动的热源来自火山岩浆,褶皱与断裂是热水循环增温的主要通道,水源补给则来自大气降雨,热水循环、增温、径流期间的水岩反应导致水体Ca²⁺上升;腾越隧道沿线以中、低温地热系统为主,该区域内的热量传递以热传导为主,隧道全线的热害占比高达87.3%。     

烟囱效应对电缆隧道火灾蔓延影响研究

为了研究电缆隧道火灾在山地地形中的发展过程及规律,为电缆隧道火灾的防治与隧道结构的设计提供基础依据,利用三维火灾动力学模拟软件FDS对含不同坡度段的电缆隧道火灾进行了模拟试验研究,分析了电缆隧道发生火灾时烟气蔓延情况、火焰蔓延速度以及温度分布情况等规律。研究结果表明：电缆隧道内的坡度段在火灾过程中会形成烟囱效应,进而影响电缆隧道火灾的发展;随着电缆隧道坡度段坡度的增加,隧道内的高温区域减小并向着有坡度段的一侧移动;隧道的坡度与隧道左端面的进风速度有正相关的关系。     

隧道高地温的地质成因研究

为研究隧道高地温的地质成因，以云南某在建高速公路隧道——尼格隧道为研究对象，该隧道兼有高水温与高岩温，最高水温达63.4 ℃，最高岩温达88.8 ℃. 从区域地质构造及地震特征、水化学特征、地热储特征等对区域性的热因控制、水源、热源、导热通道等进行了分析，利用氢氧同位素分析法、锶同位素分析法、微量元素分析法、放射性元素分析法等对隧址区的热水来源及演变过程、热源成因进行了研究，并结合隧道工程地质、水文地质条件及开挖揭示状况，对隧道高水温段及高岩温段的地质成因过程进行了剖析. 研究结果表明:灰岩段高水温的成因过程与花岗岩段高岩温有所差异，隧道高水温的成因过程为热源（深部热异常体）—主要传热通道（深循环）—次级传热通道—浅表水体混合、水岩作用，其过程伴随着冷热水混合作用、离子交换作用等；隧道高岩温的成因过程为热源（深部热异常体、放射性元素衰变生热）—主要传热通道（深循环）—次级传热通道—热气沿裂隙传至隧道岩体，其过程伴随着S元素的富集，易形成H₂S或SO₂有毒有害气囊.      

循环高温环境下隧道结构的弹塑性有限元分析

采用杂交／混合有限元方法对循环高温环境下的隧道结构进行了弹塑性分析。首先对隧道开挖和加衬进行了数值计算分析;然后根据不稳定传热理论,对隧道局部衬砌进行了在循环高温环境下的有限元分析。分析 结果表明,在常温下隧道内部应力分布合理;在常温下隧道内部应力分布合理;在循环高温环境下,衬砌表层处于塑性屈服状态,长期不进行处理会造成衬砌表层剥落。     

基于ABAQUS的长大隧道防火结构牺牲层体系热力耦合分析

为进一步完善城市长大隧道结构的全生命期防火保护技术,文章以滕州市墨子湖隧道工程为背景,采用有限元软件对长大隧道防火结构牺牲层进行数值模拟。通过对火灾高温下隧道结构的应力、竖向位移、横向位移进行分析,研究高温下长大隧道防火结构牺牲层体系热力耦合性能。研究结果表明,用混凝土牺牲层加固后,一方面牺牲层混凝土能一定程度地阻碍热量向主体结构传导,另一方面牺牲层混凝土作为承载体与主体结构共同受力,提高了高温下主体结构的安全性,从而为城市长大隧道的建设提供了防火措施示范技术。     

多年冻土区隧道施工过程中围岩融化圈变化规律研究

多年冻土区隧道在施工过程中围岩受施工热源的影响形成融化圈,在季节性冻融作用下,会造成衬砌表面开裂、剥落、覆冰等冻害.因此,减少施工对冻土原始地温场的扰动是寒区隧道施工的重要控制因素之一.本文以青藏高原风火山隧道为背景,结合实际施工工况、环境温度及地温数据,基于传热学理论,利用数值仿真开展隧道开挖暴露时间、初支施作时机、贯通后有无保温层、气候变暖等因素下隧道围岩融化圈变化规律研究.结果表明:与无支护阶段相比,有初期支护隧道围岩融化圈深度在30 d内减少了25.6％,融化圈发生时间推迟了6d左右,及时施作初支可有效减小隧道融化范围;隧道围岩融化圈呈月牙形分布,内侧线扩大速率大于外侧线减小速率,施工引起的热扰动对隧道围岩的回冻有显著影响.考虑气候变暖因素,提出铺设5 cm厚保温层能有效抑制围岩出现季节性冻融圈.     

昆仑山隧道工作面风温计算及影响因素

严寒地区隧道工作面的风流温度对围岩和施工以及人员都有很大的影响。介绍了影响工作面风温的几种热源以及对工作面温度进行预测的原理和计算方法。     

隧道火灾后衬砌混凝土受损分析

大火会引起混凝土强度的严重损失,导致混凝土的爆裂,造成隧道衬砌的破坏,严重时甚至导致隧道的坍塌,因而必须重视隧道的防火能力。结合混凝土高温受损的特性,隧道火灾后衬砌混凝土受损情况进行分析,并提出了增加公路隧道抗火灾能力的措施。     

寒区隧道温度场变化规律及空气幕保温效果

隧道洞口段铺设保温层不能完全解决寒区隧道的冻害问题,为此提出一种新型寒区隧道空气幕保温系统,采用叠加原理、分离变量法和贝塞尔特征函数建立列车风影响下寒区隧道温度场计算模型,研究不同列车运行速度和运行间隔时寒区隧道温度场的分布规律,验证了新型寒区隧道空气幕保温系统保温效果. 研究结果表明:当外界气温为 ?30 ℃,围岩地温为5 ℃时,隧道洞口段铺设保温层已无法满足寒区隧道保温需求,应与主动保温措施联合;寒区长大隧道结构防寒不应仅在洞口段,若列车运行速度大（大于200 km/h）、列车运行频率高（间隔小于30 min）,寒区长大隧道需要全隧道防寒;50 m的保温空气幕联合1 050 m的保温层可以满足外界气温为 ?30 ℃、围岩地温为5 ℃、列车运行速度为300 km/h、列车运行间隔为10 min这种极端情况下寒区隧道的保温需求.      

隧道地震破坏的主要形式及影响因素分析

随着我国交通基础设施的飞速发展,大量的铁路、公路隧道以及城市地铁相继修建。然而,国内外现有抗震规范中关于地下洞室等地下结构的条文都十分简略,难以适应高烈度地震区地下洞室的建设发展。在对以往隧道震害调查的基础上,分析隧道震害破坏的主要形式,并总结影响隧道震害的主要因素,对当前隧道抗减震设计具有一定的指导意义。     

秦岭特长隧道内温度预测

通过对隧道及岩体中热传递的分析，应用传热学的基本理论和公式，推导出岩体和隧道的热移动模型基本方程式，并用它对秦岭特长隧道运营期间的温度进行了预测，其结果可为特长隧道的通风设计提供一些依据。     

寒区隧道温度简谐波传热特征与影响因素的敏感性

为探究寒区隧道温度场的时空演化规律, 以波的视角从时间尺度和空间尺度建立了寒区隧道温度简谐波径向传热模型, 基于傅里叶传热定律推导了寒区隧道温度简谐波径向传热表达式; 依托兴安岭公路隧道温度测试结果, 验证了温度简谐波径向传热表达式的可行性, 分析了温度简谐波沿隧道径向深度的分布特征与随冻融周期的变化规律; 采用系统稳定分析法, 研究了温度简谐波对各影响因素归一化的敏感度因子。研究结果表明: 沿隧道径向深度0.00~4.00 m, 温度振幅呈负指数函数形式衰减, 变化范围为11.67℃~0.45℃; 温度相位移呈正比例函数形式增大, 变化范围为0.00~75.24 d; 年平均温度呈线性升高的趋势, 变化范围为-0.62℃~1.98℃; 受隧道区气温逐年变暖趋势的影响, 隧道进口端壁面年平均温度从2016~2019年升高了约0.75℃, 年平均温度随冻融周期逐年增大, 2.00 m深度内年平均温度受冻融周期影响较大, 超过2.00 m年平均温度受冻融周期影响相对较小; 隧道进口端壁面温度振辐从2016~2019年衰减了1.48℃, 温度振幅随冻融周期逐年衰减, 2.00 m深度内温度振幅衰减较快, 超过2.00 m温度振幅衰减较慢; 隧道进口端壁面日相位从2016~2019年延迟了7.20 d, 日相位随冻融周期逐年增大。温度简谐波对各影响因素的敏感性由高到低依次为壁面温度振幅、壁面年平均温度、围岩含冰率、围岩含水率、围岩孔隙率、骨架颗粒的质量热容量与导热系数。      

特长公路隧道火灾事故及救援研究

由于隧道贯通运营后,隧道内交通系统处于半封闭状态,一旦隧道内部发生火灾产生烟雾无法迅速排出,隧道内被困人员的逃生以及消防人员的救援工作都是及其困难的.对隧道火灾事故、救援体系以及火灾救援要点进行分析研究,为特长公路隧道火灾预防和救援提供参考依据.     

台湾海峡海底铁路隧道建设方案

从国内外江、河、海底隧道的建设经验出发,根据长隧道及高速铁路隧道的设计、施工经验,论述了台湾海峡海底隧道采用铁路隧道方案的合理性;给出了台湾海峡海底隧道的断面形式、断面面积及洞门形式建议方案;提出了台湾海峡海底隧道选择施工方案要点;介绍了国内江河海底隧道的建设情况;重申审核工程修建好坏的理念,及修建过江、过海隧道比桥梁...     

西汉高速公路隧道群行车驾驶人心率变化特性研究

驾驶人在山区高速公路隧道群中行车,由于频繁进出隧道口,加之山区道路环境变化的影响,驾驶人心理会出现不同程度的紧张或恐惧,这时驾驶人心率也随之发生相应变化。应用动态多参数生理检测仪,就可测得驾驶人行车时的心率值。     

克服超长海底隧道中的供给运输限制

所有超长距离隧道的建成都得益于隧道沿途各点的供应补给,但是分段供应补给不适用于海底隧道.对于运输隧道、铁道或者高速公路等永久性工程,必须考虑工程中的人身安全、通风要求及供给限制等问题.这些限制性问题可以通过另一领域的成熟技术来克服,即石油和天然气领域中所应用的近海构筑物技术.这类大型近海构筑物一般建造于深海区,可以利用...     

基于视觉需求的城市水下特长隧道光环境评价与优化综述

为提高城市水下特长隧道的行车安全和运输效率, 总结了城市水下特长隧道光环境典型问题与改善措施, 分别从舒适性、经济性、设置依据、安装形式等方面对洞口遮光设施、出入口加强照明、景观装饰、视线诱导系统4种隧道光环境改善措施进行了比较分析; 依据马斯洛需求层次理论对驾驶人视觉需求进行分层, 提出了包含事故分析、评价体系、优化思路、优化方法的城市水下特长隧道光环境评价体系与优化研究框架。分析结果表明: 城市水下特长隧道光环境主要有出入口的明暗适应、道路线形变化引起的视距不足、中部的视觉参照信息不足、隧道整体空间路权不清晰的问题; 设置视线诱导系统是一项低成本、有效的光环境优化方法, 能满足驾驶人在不同隧道路段上的视觉差异化需求; 驾驶人视觉需求由低到高可以分为功能性、安全性、舒适性、美观性, 并依次对应相应的基本型、安全型、舒适型、韵律型视觉参照系, 可构建以空间路权、人因与驾驶任务、差异化、韵律性为指标的评价体系来评价城市水下特长隧道光环境; 城市水下特长隧道光环境优化应将视线诱导和加强照明相结合, 主要通过视线诱导系统来重构视觉参照系, 隧道接近段、入口段、中间段普通区、出口段应以舒适型视觉参照系为优化目标, 中间段提醒区及唤醒区则应构建韵律型视觉参照系。