公路隧道纵向送排式通风竖井数量及其间距研究

近年来,随着纵向通风技术的成熟,越来越多的长大隧道采用竖井送排式纵向通风方式,这种通风方式首先要确定竖井的数量及其间距。文章根据隧道内通风时对于断面风速的限制要求,提出了相同坡度下长大隧道竖井数量的计算方法,分析了隧道路面坡度对于竖井间距的影响,得到了不同坡度下隧道长度的折算方法及竖井间距计算方法,并给出了实例分析,其研究结果可以应用在长大隧道的相关设计研究中。     

浙江杭绍台高速公路特长隧道通风与排烟系统设计与实践

通风系统是维系公路特长隧道正常服务的重要机电设施,通常设备规模和安装功率庞大,但实际建成通车后却出现较高的闲置率。为了降低通风系统规模、运营能耗和闲置率,合理的通风模式至关重要。以浙江杭绍台高速公路三座长度超过5 km的特长隧道通风系统设计为例,介绍了通风系统设计的理念。其中陈家山隧道和镜岭隧道采用了互补式通风方案,并设置小断面竖井以满足排烟长度的要求;大盘山隧道采用传统双竖井送排式通风模式,对比分析了两种不同的通风设备的设置策略,推荐首先设定隧道内的设计风速不大于交通活塞风速,进一步确定竖井尺寸和通风设备规模。上述设计理念有效降低了杭绍台高速公路特长隧道通风系统设施的安装功率,为减少今后运营期间的设备闲置打下基础。     

城市隧道纵向通风延迟效应的机理研究及影响因素分析

纵向隧道通风动态过程现场试验结果表明,当改变隧道射流风机的运行状态后,隧道风速需要较长的时间才能达到稳定状态,即纵向通风隧道存在延迟效应。通过理论公式推导得出的隧道流场在风机调控下的动态响应公式,可用来预测隧道延迟效应的强弱,其理论计算结果与现场实测数据吻合良好。参数化研究发现:在相同初始速度下,开启射流风机数量越多,隧道风速达到稳定的时间越短;关停射流风机数量越多,隧道风速达到稳定的时间越长。在启停相同数量射流风机的条件下,初始速度越小,隧道风速达到稳定的时间越长;隧道越长、截面积越大、隧道壁面越光滑,稳定时间越长,通风延迟效应越显著。     

秦岭特长多竖井深埋隧道气温测试研究

文章依托秦岭终南山特长隧道,对隧道洞室内外气温、风速等气候条件进行了现场测试;研究隧道位置地层温度、洞内风速变化、外界气温变化等因素影响下,隧道内自然风速及洞内气温的变化范围和变化规律,可为多竖井深埋隧道通风防灾设计提供依据.     

南大梁高速公路华蓥山隧道施工通风优化研究

射流巷道式通风是一种常见的施工通风方式。为探明巷道式通风的流场及污染物分布特征,文章以南大梁高速公路华蓥山隧道为工程背景,采用流体力学软件Fluent建立了射流巷道式通风的三维数值模型,研究了隧道内的通风流场,以及隧道穿越煤矿采空区时硫化氢涌出情况下有毒有害气体在隧道内的分布情况。结果表明,现有通风风量分配不够合理,导致隧道内存在低风速区,有害气体浓度较高;其问题可通过增加对掌子面供风量和设置局扇的方式来解决;当风管风速达到26 m/s时,低风速区完全消失;在横通道前设置局扇,也可以使隧道内风速达到2 m/s,同样可以消除低风速区。     

仙人峒超特长隧道竖、斜井设置方案研究及探讨

长度超过7 km的高速公路特长隧道往往需要设置竖、斜井来满足通风需求。通过对国内已建成长度大于7 km的公路隧道通风方式进行调研,发现其竖、斜井的设置存在一些问题和不足。基于此,文章以韶关市某高速公路仙人峒隧道为工程实例,提出了特长公路隧道通风竖、斜井设计的基本思路和方法,可对今后类似隧道工程设计起到借鉴作用。     

新七道梁公路隧道运营通风效果测试及分析

文章通过对新七道梁公路隧道内外气温、风速等气象条件的现场测试,研究了在隧道区域范围内风速和气温等因素影响下,隧道内风速及洞内气温变化规律,可为新七道梁公路隧道营运过程中的通风控制,以及西北中高海拔地区公路隧道通风、消防、救援研究提供依据。     

公路隧道竖井送排式通风排风口角度优化模型试验研究

文章应用模型试验于公路隧道竖井送排式纵向通风中,并对排风口与隧道轴向夹角对排风段隧道平均风速的影响进行了测试,研究不同排风口角度和不同风速下的变化规律.结果表明,排风口与隧道轴向夹角对排风动力有较大影响,且随着排风段隧道平均风速增大,排风口角度的影响越大.因此排风口与隧道轴向夹角宜取隧道结构和安全性允许条件下的最小值.     

双洞互补式通风在公路隧道中的应用

针对4~7 km长隧道左右线通风负荷不平衡的问题,文章提出了一种新型的隧道通风方式——双洞互补式通风,在左右线隧道之间设置两条换气通道,在下坡隧道内设置富余的射流风机,将下坡隧道富余的新鲜空气通过换气通道送入上坡隧道,稀释上坡隧道污染物浓度;同时将上坡隧道污染空气通过横通道送入下坡隧道,降低下坡隧道内风速,从而使两条隧道内空气质量均能满足卫生标准。文章详细推导了该通风方式的设计理论和计算公式,运用公式对某隧道进行通风优化设计,利用通风网络计算风机配置规模,分析其经济效益。结果表明:采用该通风方式,可以在无需修建通风井的情况下,满足隧道内通风要求,从而减少初期投资和运营管理费用,经济效益显著。研究成果对公路隧道通风方式的选择提供了新的途径。     

秦岭马白山隧道新型紧急救援站结构型式研究北大核心CSCD

针对艰险山区高速铁路隧道的防灾救援难题,文章依托秦岭马白山隧道,提出了适合该隧道的新型紧急救援站结构型式,并利用FDS软件模拟隧道内纵向通风时列车着火后的烟气扩散,确定了规范中尚未给出的紧急救援站隔离区长度参数。结果表明:(1)秦岭马白山隧道新型紧急救援站结构型式应包括疏散区、隔离区以及待避救援区;(2)利用FDS数值模拟时,在不考虑纵向通风下,烟气沿下坡方向的扩散长度为295 m;考虑沿下坡方向通风时烟气最远扩散长度为980 m,建议隔离区长度设置为1000 m。     

基于数值模拟-多元线性回归的大断面隧道平均瓦斯浓度检测位置研究

大断面隧道瓦斯浓度检测的不精确性会导致隧道绝对瓦斯涌出量实测值与真实值存在较大偏差，最终影响隧道瓦斯工区的划分，给隧道安全施工和成本控制带来巨大挑战。利用计算流体力学软件Fluent对隧道内部瓦斯分布规律进行模拟，通过正交试验定性分析断面宽度（A）、断面高度（B）、断面风速（C）对隧道断面平均瓦斯浓度的影响，并采用多元线性回归方法确定平均瓦斯浓度的最佳检测位置。研究表明，通风稳定条件下，隧道内部瓦斯呈稳定分布，且在隧道断面上会出现自上而下明显的分层分布；不同瓦斯工区条件下，断面宽度（A）、断面高度（B）、断面风速（C）对隧道断面平均瓦斯浓度影响的主次顺序存在差异；通过多元线性回归定量分析，得到不同瓦斯工区条件下稳定层流区域断面平均瓦斯浓度检测位置的计算模型。     

高落差螺旋隧道运营期通风特性研究

为了研究螺旋结构隧道的通风特性,选取云南某高落差螺旋隧道为研究对象,对其不同工况下的隧道通风情况进行数值模拟分析。研究结果表明,从整体来看,隧道内的通风气流分布受隧道螺旋结构影响不大,但在每台射流风机的作用区域内,风速在隧道内外侧的纵向衰减特征并不相同,并会发生部分气流回流的情况。在火灾工况下,存在一段长约30 m的烟气逆流区,相比正常通风工况,火灾工况下的隧道内平均风速较大。     

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。     

公路隧道的火灾事故通风

文章讨论了公路隧道火灾的特点以及烟气分布和温度场,提出防灾通风应分阶段采用不同的通风方式和风速,同时还介绍了复杂通风网路的计算方法及计算工具,可供设计应用.     

特长深埋高速公路隧道平导通风技术研究

针对越岭隧道由于大型山脉的阻隔而不便修建竖斜井的困境,文章以跨越天山的某特长深埋公路隧道为研究背景,提出了高速公路隧道平导运营通风方案。并通过大量的风网解算及通风系统总造价的正交设计分析,研究了特长深埋公路隧道取消斜竖井、采用平导进行通风的设计方法,分析了该隧道近远期通风机理和通风方案。结果表明:影响通风系统总造价的因素排序为:独立通风段长度、排风量、排风道面积、送风道面积;甄选的近远期通风方案很好地解决了较低交通量条件下高速公路隧道的运营通风难题;通风道长度达数公里的条件下,前段污风不宜全部从排风道排出,要充分利用大断面主隧道排风,减少能耗。     

寒区隧道抗冻设防长度的计算方法研究

目前寒区隧道抗冻设防长度的设计多靠工程类比,且要求隧道内温度场已知。为了明确设计时设防长度选取标准,解决无实测洞内温度资料的问题,文章基于寒区隧道温度场理论求解方法,根据衬砌层不出现排水管冻结和围岩不发生冻胀两个条件,在调研资料分析和隧道围岩温度场数值分析的基础上,给出了衬砌层不出现冻害和围岩不出现冻害的临界洞内温度;分析了洞内通风和围岩条件对隧道洞内温度场的影响,获得了入口风温、断面面积、入口风速和初始岩温相关的隧道洞内温度回归公式;进而提出了一种寒区隧道抗冻设防长度的计算方法。以杀虎口隧道为例,计算得到其抗冻设防长度,并分析了风温及隧道断面面积对抗冻设防长度的影响。结果表明,设防长度分别随入口风温的降低、入口风速的升高和断面面积的增加而逐渐增大,随围岩温度的升高而逐渐减小。     

道路隧道开口自然通风研究

隧道通过自然通风口能否达到有效换气或排气,与隧道内行车状况、室外大气环境以及洞内热压等因素有关。结合相关科研,开展了探索隧道自然通风口通风有效性研究,对上海北虹路下立交隧道气流量进行现场监测和模拟仿真计算,分析了隧道开口自然通风的功效,并提出了相应的建议。     

双洞公路隧道洞口废气污染影响的数值模拟

以双洞单向公路隧道洞口段气流为对象,采用k-ε双方程紊流模型及组分传输方程组,借助流体计算软件,从不同自然风条件、洞外段设置挡风壁和两隧道洞口不同相对位置(横向间距5～50 m)三个角度,数值模拟了出口废气的扩散情况,并相应得出对另一隧道入口污染的影响程度.研究结果表明,邻近隧道入口受出口废气污染的影响程度随不利风向的自然风速的减小以及两隧道洞口间距的增大而减小;洞外段合理的尺寸与形状的挡壁能有效减少甚至消除出口污染物扩散对其入口的影响.从而推出结论:对于特定隧道,洞口处的常年自然风的风向和风速大小与隧道通风效果息息相关;对于特定地形和特定自然风,可以通过选择适当的洞口间距来改善隧道的通风效果;如两洞口间距很近,则于洞口外两洞间设置挡风壁可有效提高两隧道的运营与防灾通风效果、降低废气污染程度.     

公路隧道运营通风横通道周围流场特性研究

为研究公路隧道巷道式运营通风横通道周围的流场特性,以贵州凉风坳隧道为研究背景,利用流体力学研究软件Fluent建立隧道三维模型并进行了数值仿真计算。通过在隧道两边等风速条件下,对隧道内人行横通道以及车行横通道附近的流场特点研究,分析了运营通风横通道周围流场分布的具体特点。模拟结果表明:车行横通道与人行横通道两边流场分布基本相同;横通道内风速相对较小,约为隧道内风速的10%;不同风速下,横通道附近的速度分布和总压分布整体走势一致;两边流场相对稳定,不会进行风流和污染物的串流。     

近距离公路隧道污染空气窜流数值模拟分析

文章以水涧山隧道为工程背景,利用FLUENT软件对不同进、排风速及不同间距的隧道左、右洞污染空气的扩散和窜流情况进行了数值模拟分析,并提出了错开隧道口出口、修筑中隔墙及修筑通风横洞等减少近距离隧道污染空气窜流的工程技术措施。