隧道火灾时人员安全疏散的模拟研究

开发的隧道火灾时人员疏散计算机模型Tunev，可以计算隧道内不同位置发生火灾时，人员疏散所需的时间；与火灾数值模拟软件CFD—POENICS3．5相结合，可以计算危险来临时间；通过对2种时间的比较，判断人员疏散的安全性，论述了模型的有关概念，并对工程实例进行了疏散模拟，最后简述了Tunev模型的验证和应用。     

隧道火灾时人员安全疏散的模拟研究

隧道的火灾危险性决定了隧道的消防设计应以保护人员的生命安全为首要目标。为此开发了隧道火灾时的人员疏散计算机模型Tunev ,该模型可以计算隧道内不同位置发生火灾时,人员疏散所需的时间;与火灾数值模拟软件CFD—POENICS3.5相结合,可以计算危险来临时间;通过对两种时间的比较,判断人员疏散的安全性。简述了模型的有关概念,并对工程实例进行了疏散模拟,最后简述了Tunev模型的验证和应用。     

隧道洞口大跨度全封闭声屏障自然排烟效率研究

为明确大跨度全封闭声屏障侧部排烟的可行性,得到易熔采光带开口率对设置侧部自然排烟口声屏障排烟效率的影响规律,采用缩尺寸模型实验和数值模拟方法研究了最不利排烟车道(F车道)、常年环境风(3 m/s)和易熔采光带开口率等场景下声屏障自然排烟效率。结果表明：侧部自然排烟口能保证烟气的有效排出;常年环境风和易熔采光带开口率对声屏障总排烟效率无太大影响;易熔采光带排烟效率与其开口率呈现负一次方关系,推荐易熔采光带开口率为10%左右。     

城市浅埋隧道竖井排烟烟气逆流的影响研究

为研究浅埋隧道中烟气逆流长度的影响因素,以武汉东湖隧道为工程背景,采用量纲分析法,构建竖井排烟隧道内火源上游烟气逆流长度无因次表达式,并通过数值模拟,量化研究火源热释放速率、纵向送风风速、竖井与火源距离、竖井宽和高对火源上游烟气逆流的影响。结果表明： 上游烟气逆流长度随火源热释放速率、竖井与火源距离增长而增大,但当超过一定值时,烟气逆流长度均趋于稳定; 随着隧道纵向风速和竖井宽度的增加而减小,且不受竖井高度变化的影响; 同时,火源热释放速率与纵向风速的影响明显强于其他因素。创新性推导出了考虑火源热释放速率、纵向送风风速、竖井与火源间距、竖井宽度情况下火源上游无量纲烟气逆流长度的预测公式,且与数值模拟结果良好吻合。     

隧道火灾时人员安全疏散的模拟研究

开发的隧道火灾时人员疏散计算机模型Tunev,可以计算隧道内不同位置发生火灾时,人员疏散所需的时间;与火灾数值模拟软件CFD-POENICS3.5相结合,可以计算危险来临时间;通过对2种时间的比较,判断人员疏散的安全性,论述了模型的有关概念,并对工程实例进行了疏散模拟,最后简述了Tunev模型的验证和应用.     

沉管隧道侧向集中排烟模式烟雾流动规律研究

为解决海底沉管隧道火灾工况下人员疏散及救援难题,以港珠澳大桥海底沉管隧道为工程依托,在中国首次建立了1：1的侧向集中排烟实体试验平台,基于火源标定试验及理论分析,通过失重法和热辐射法对火源功率进行标定,得到热释放速率随燃烧时间的变化关系曲线。通过沉管隧道侧向集中排烟物理试验以及FDS数值模拟对比分析,得到了油盆火的火灾规模、油量、油盆燃烧面积三者间的对应关系。通过FDS数值模拟计算,得到了火灾峰值功率为50 MW时,在不同纵向诱导风速下,沉管隧道侧向集中排烟模式下烟雾的温度场分布规律、能见度分布规律和烟雾蔓延范围。研究结果表明：火灾峰值功率为50 MW时,随着纵向诱导风速增大,火源附近隧道顶板处的最高温度出现先升高后降低的现象;当纵向风速由1.0 m·s^-1增加到2.5 m·s^-1时,隧道内沿程各点2 m高度处的能见度呈现逐渐提高的现象,且能见度受影响的范围逐渐减小,当纵向诱导风速由2.5 m·s^-1增大至3.5 m·s^-1时,隧道下游2 m高度处的能见度出现逐渐降低现象,且能见度受影响的范围逐渐变大;采用纵向诱导通风+侧向集中排烟模式时,沉管隧道内合理的纵向诱导风速为2.5 m·s^-1。     

特大断面城市道路隧道力学特性与变形规律研究

为了研究特大断面城市道路隧道施工过程中力学特性和变形规律,依托重庆火凤山隧道工程,采用现场监测和数值模拟方法对特大断面城市道路隧道支护结构力学特性及其位移规律开展了研究。研究结果表明：采用分部开挖的方法,围岩位移稳定需要的时间较长,仰拱与拱顶处的最大主应力值相对较大,而拱腰区域初期支护的最小主应力相对较大;隧道竖向相对变形值较水平方向相对变形值更大,约相差3～5倍,且这种差异随隧道断面形状的增大而增加;隧道上部围岩压力约为下部的1.44～2.16倍,呈现上部大下部小的分布规律。     

长大公路隧道火灾安全疏散研究

为研究长大公路隧道运营期火灾发生时人员的安全疏散,首先对隧道火灾发生的原因、特点以及影响安全疏散的主要因素进行分析探讨,其次以某特长公路隧道为例,基于计算流体动力学模型,利用CFD软件对隧道进行火灾的数值模拟,研究了火灾时隧道内的烟雾、温度场的纵向分布扩散规律。并根据计算结果对隧道结构的通风防灾系统进行人员的安全疏散模拟。结果表明,在3 m/s的纵向通风条件下,当出现最不利火灾工况时,原有的通风防灾系统满足人员疏散的要求。     

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。     

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。     

寒区公路隧道消防管道放水保温模式优化研究

寒区公路隧道消防系统保温关系着隧道运营消防安全。为了优化寒区隧道消防管道放水保温方案,建立了管道保温计算模型,根据传热学原理,采用多工况对比优化分析的方法,分别计算了消防主管和消防支管的放水时间和放水量,并确定了合适的保温层厚度;运用ANSYS软件对消防支管在无保温层和确定保温层厚度下进行了管道温度模拟分析。结果表明: 保温层越厚保温效果越好,但厚度达到一定值时,保温效果增长不明显,其厚度合适取值为0.06～0.08 m;环境温度和保温层厚度相同时,消防系统不冻,消防主管控制着放水量,消防支管控制着放水时间,应遵循“消防支管勤放水,消防主管控制放水量”的原则;数值模拟结果验证了消防支管在0.08 m保温层时,间隔8 h放水能够满足管道不冻的要求。结果可为寒区隧道消防管道保温设计提供依据。     

寒区隧道离壁式衬砌结构的保温隔热原理研究

随着我国在青藏高原铁路、公路建设的兴起,高海拔寒区隧道的抗防冻问题日益受到工程界的关注和重视。本文在介绍离壁式衬砌结构构造与防冻原理基础上,重点分析其支护特点和传热过程特征,并采用一维传热理论解析研究保温层厚度、离壁距离、隧道内通风温度等因素对离壁式衬砌结构温度分布的影响。     

城市道路沥青路面车辙的调查与演化规律研究

车辙是沥青路面结构破坏的主要形式之一。通过杭州市城区主干道车辙现场调查与数值模拟,对车辙发生部位、深度分布和次生病害以及演化规律进行了研究。调查分析表明:城市道路车辙频发于交叉口和公交站点,车辙周围常伴有推移和拥包等次生病害,车辙深度越大发生频次所占百分比越小。模拟结果表明,轮迹带车辙（推移）主要源于中面层的竖向/水平累积变形,面层加筋有利于消减车辙（尤其是推移）病害,当外荷载小于临界值时,车辙（推移）通常呈现为压密稳定的演化趋势。     

公路双连拱隧道开挖方法的数值模拟研究

应用有限元数值方法,对双连拱隧道的三导洞法、中导正洞台阶法和中导正洞全断面法3种开挖方法,分别进行了施工数值模拟,给出了这3种开挖方法施工过程中围岩和支护结构的应力和变形规律.经过比较分析后,认为三导洞法是Ⅱ级围岩中修建连拱隧道的较好开挖方法.     

隧道爆破对储气库盖层的扰动影响研究

为有效解决隧道爆破对邻近既有建(构)筑物的扰动破坏,保证后续隧道及建(构)筑物的安全稳定,以重庆长合高速三圣隧道下穿相国寺储气库工程为研究对象,结合三圣隧道的实际工程地质概况、地层岩性分布以及三圣隧道与储气库盖层的空间位置关系,采用有限元软件ANSYS LS/DYNA,建立了地层-隧道-储气库盖层模型,结合室内物理力学试验测得的泥岩物理力学参数以及现场实际爆破设计参数,模拟了隧道下穿储气库盖层的爆破振动响应特性,并将模拟值与理论公式计算结果进行对比,研究结论包括:(1)隧道爆破质点的振动速度随爆心距的增加而不断衰减,衰减形式服从幂函数形式;(2)对比分析了数值模拟与理论计算所得到的爆破振速结果,两者差异性较小,从一定程度上说明所采用的实比例的爆破振动计算模型能够较好地反映真实爆破过程中的振速衰减过程。相关研究成果对指导隧道工程开挖爆破施工以及保证邻近既有建(构)筑物安全稳定具有重要指导作用。     

柴油机碳烟排放的数值模拟及试验研究

考虑碳烟粒子生成速率同时受控于涡团破碎速率和化学反应速率,提出一种输运控制率与碳烟氧化率混合控制模型进行碳烟计算,并用此模型对一台直喷式柴油机燃烧与排放生成过程进行了多维数值模拟。结果表明,计算模拟结果与试验测量结果吻合较好,且使用该模型能够预测柴油机研究样机的碳烟生成与氧化历程。     

新建后祠隧道爆破振动对既有隧道的影响研究

新建隧道爆破施工不可避免地对既有隧道的通行安全产生影响。依托福建厦蓉高速公路后祠隧道扩建工程,研究新建隧道爆破施工对既有隧道的影响规律。通过现场监测与数值模拟相结合,得出爆破振动沿既有隧道横断面和轴线方向的动力特性,指出振动响应受到不同外界因素（围岩级别、中夹岩厚度、开挖进尺、自由面条件）的显著影响。     

基于FLUENT的隧道衬砌模型温度场分布规律研究

摘要：以江西省昌奉（南昌一奉新）高速公路A3标梅岭隧道项目制作的3组小尺寸隧道衬砌模型为模拟对象,利用FLUENT2D软件,在HC标准火灾曲线条件下对3组小尺寸隧道村砌模型进行温度场分布规律数值模拟,研究衬砌不同位置温度分布规律,并与小尺寸隧道衬砌模型现场温度场分布试验数据进行对比,验证了FLUENT2D软件模拟火灾条件下隧道村砌内部温度分布规律的适用性。     

下穿既有电缆隧道的地铁暗挖隧道稳定性研究

以北京地铁10号线二期终-火区间地铁暗挖隧道下穿2条电缆隧道工程为背景,通过地铁暗挖隧道施工的全程动态数值模拟,并基于现场初期支护收敛监测结果进行对比分析,研究砂卵石地层条件下地铁暗挖隧道初期支护收敛变形特点。结果表明： 1）地表最大沉降为6.46 mm,地铁隧道数值模拟得到的最大收敛值为7.10 mm,实测最大收敛值为6.77 mm,地铁隧道初期支护变形控制在合理、安全的范围内; 2）减小钢拱架间距和全断面注浆这2种技术措施对于提高地铁隧道初期支护及围岩的稳定性效果显著; 3）先施工的右线隧道对周边环境引起的损伤大,后施工的左线隧道对周边环境引起的损伤小; 4）先施工的隧道应设计更高的初期支护强度、全断面注浆等技术措施来保证隧道衬砌及围岩的稳定。     

螺栓锈蚀对盾构隧道接头抗弯性能的影响研究

为研究螺栓锈蚀对隧道服役性能的影响,通过考虑不同荷载类型和偏心距的情况,采用数值模拟的方法对连接螺栓锈蚀后盾构隧道接头极限承载力和抗弯刚度的变化进行分析,并与模型试验数据进行对比。通过对比分析发现： 1）螺栓锈蚀后受压区混凝土和螺栓屈服时的接头弯矩有所降低,结构弹性极限降低。2）在结构弹性阶段,螺栓锈蚀基本不会影响管片的接头抗弯性能; 在塑性阶段,螺栓锈蚀会使接头的变形增大,接头抗弯刚度降低。3）螺栓锈蚀会降低接头的极限承载力,极限承载力的退化程度与螺栓锈蚀率有关,与螺栓锈蚀范围的大小无关; 在负弯矩工况中,螺栓锈蚀还会改变接头的破坏状态。