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。     

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。     

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...     

竖井烟囱效应对隧道火灾影响的数值模拟分析

文章采用三维CFD方法对竖井的烟囱效应对隧道火灾的影响进行了数值模拟,分析了火灾时隧道内的温度、压强及烟流速度分布特征,证明了烟囱效应能有效增强隧道火灾的排烟能力,并定性分析了竖井高度与烟囱效应的关系,即在一定高度范围内,烟囱效应随竖井高度的增大而增强,但竖井高度的烟囱效应存在着一个临界值.     

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。     

高速公路过渡段软土地基处理数值模拟研究

为研究水泥搅拌桩与塑料排水板处理的软土路基过渡段间差异沉降的影响因素,文章通过FLAC3D软件建立数值模型并进行计算分析,讨论填土高度、软土深度和水泥搅拌桩桩间距对软土路基过渡段差异沉降的影响,所得结论如下:(1)采取水泥搅拌桩和塑料排水板处理的两个软土路基段之间的沉降差异较为明显,水泥搅拌桩加固区域的工后沉降明显大于塑料排水板区域;(2)随着填土高度、软土深度和水泥搅拌桩桩间距的增大,水泥搅拌桩区域和塑料排水板区域的工后沉降均逐渐增大.过渡段的差异沉降值也在逐渐增大,水泥搅拌桩是否打穿软土地层对于地基加固效果有很大影响,同时增大桩间距会减弱水泥搅拌桩复合地基的加固效果。     

两组耦合节理工况下隧道变形的数值研究

文章以玉山县高竹山隧道的围岩节理特征为基础,采用离散元软件UDEC建立二维计算模型,通过计算不同工况下的拱顶塌落高度值,研究了两组节理耦合工况下节理倾角、间距对隧道变形的影响。研究结果表明,随节理倾角的增大,塌落高度先增大(0°~30°时)后减小(30°~45°时)最后再增大(45°~90°时),且节理倾角为60°时塌落高度计算值与普氏理论值最为接近;当节理间距在0.2~1.0 m范围内时,随节理间距的增大塌落高度呈非线性减小;当间距接近1.0 m时,塌落高度降幅不明显;当间距不大于0.2 m时,计算值与普氏理论值最为接近。     

空隙尺寸对透水丁坝局部冲刷的影响研究

文章通过物理模型试验,采用控制变量法研究了透水丁坝不同空隙尺寸下,水流对其附近河床的局部冲刷影响。研究表明：透水丁坝的空隙尺寸能在一定程度上影响坝后冲刷情况,坝后冲刷坑深度和体积与空隙尺寸呈负相关性;坝后横向淤积宽度与纵向淤积长度随着空隙尺寸的增大而减小。     

燃气管道泄漏及扩散发展研究

文中总结了国内外燃气管道泄漏扩散研究技术进展,归纳了燃气管道泄漏扩散数值模拟软件和经典计算模型;从地面障碍物、燃气浓度变化、不同地质条件、危险区域半径等不同层面分析燃气扩散在土壤中的影响;通过建立不同场景的计算模型,探讨风速、建筑物间距、不稳定扩散等不同条件时燃气扩散对大气环境的影响,对实际应用和研究工作具有借鉴意义。     

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。     

四孔小间距重叠暗挖隧道施工顺序研究

多孔小间距重叠隧道施工顺序的选择及优化是影响其施工安全与进度的关键。文章基于重庆轨道交通四号线一期工程与九号线工程形成的四孔小间距重叠暗挖隧道,设定了4种不同的施工顺序,通过有限元数值模拟,研究了施工顺序对地表沉降、隧道结构内力及变形的影响。结果表明,重叠暗挖隧道的施工会导致地表发生沉降,且隧道间距越小,造成的地表沉降越大;从控制地表沉降、隧道拱顶沉降和衬砌应力的角度看,"先下后上"施工顺序要优于"先上后下"施工顺序,而后行隧道的施工顺序相对而言影响不大;本工程采用"先下后上,后行隧道先左后右"的施工顺序,地表沉降与隧道拱顶沉降值均未超过10 mm,满足规范要求,沉降数据的变化规律与有限元分析的结果是一致的。     

盾构隧道下穿既有铁路现场测试研究

文章以上海市轨道交通9号线一期工程R413线区间盾构隧道为工程背景,根据现场测试结果对盾构下穿南新环铁路干线时对周围环境的影响以及管片结构的内力变化进行了分析研究。研究结果表明,在盾构掘进过程中,盾构到达和盾尾推出这一阶段对测点沉降速率影响最大,而到后期沉降速率较小;实测的地层压力均小于初始地层应力设计值,这是由于经注浆加固后的地层有效地分担了一部分荷载所致。文中提出的盾构下穿铁路时采取的施工技术措施,可供类似工程借鉴。     

不同因素对立体交叉隧道施工的影响规律分析

针对围岩级别、交叉角度和岩柱高度3个影响因素,设计100个试验工况进行数值建模计算,分别从新建隧道施工引起的既有隧道拱顶沉降和初期支护内力变化两方面探讨了该3种因素对立体交叉隧道施工的影响规律。研究结果表明:受新建隧道下穿施工的影响,既有隧道拱顶沉降和喷混凝土轴力均有增大的趋势,且随交叉角度的增大,增幅更为显著;当立体交叉隧道岩柱高度增加、围岩变差时,引起的既有隧道拱顶沉降变化加大,而喷混凝土轴力的增大比率反而逐渐减小。可见对于立体交叉隧道而言,既有隧道结构变形为较敏感的物理量,可作为施工设计的重点考察指标。     

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。     

砂-粘土复合地层盾构隧道地表沉降规律研究

文章依托深圳地铁11号线宝—碧区间盾构隧道工程,基于现场实测地表沉降数据和数值模拟分析,探究砂-粘土复合地层盾构隧道施工引起的地表沉降规律。采用高斯峰值函数对隧道横断面沉降数据进行拟合,得到沉降槽宽度系数、最大沉降量和地层损失率等表征横断面沉降特征的重要参数。与软土地层和砂卵石地层沉降槽宽度系数比较,砂-粘土复合地层沉降槽宽度系数小于软土地层且大于砂卵石地层。采用数值模拟计算结合实测数据的方法,研究了在砂-粘土复合地层中隧道埋深、上覆地层条件和隧道洞身处地层条件对地表沉降的影响。研究结果表明,地表沉降受上覆地层条件影响显著,与接近地表地层性质密切相关。     

不同围压下节理岩体中TBM滚刀破岩效率研究

为提高TBM掘进效率,降低TBM施工成本,有必要研究节理岩体中的滚刀破岩效率。为此,文章采用二维离散元软件UDEC研究在不同围压下,节理间距、节理倾角、滚刀间距及贯入度对破岩效率的影响规律。研究表明:(1)节理倾角以30°附近为界向上增加或向下减小,比能耗随围压增加而减小的趋势变缓,并且在接近90°和0°时,围压的增加对滚刀破岩呈现不利影响;(2)节理岩体节理间距越小,比能耗受围压影响越明显。随着节理间距的增加,围压对比能耗的影响逐渐弱化,直至消失;(3)节理倾角0°附近,在满足安装要求的情况下滚刀间距宜取小值;节理倾角30°附近,刀间距100 mm左右时比能耗最小;节理倾角60°时,刀间距120 mm左右比能耗最小;(4)在滚刀之间裂隙贯通的前提下,节理岩体取较小贯入度时破岩效率较高。     

盾构隧道施工引起的土体变形分析

文章基于弹性半无限空间内的Mindlin解,通过分析侧压力对沉降槽的影响,对地表沉降槽的组成进行了分析,并对单线隧道地表位移的影响参数进行了系统的敏感性研究。其中,地层弹性模量、泊松比、隧道埋深、应力释放系数的改变会影响土体损失,而泊松比、隧道埋深、侧压力系数的改变则会影响沉降槽宽度参数。最后对不同深度地层受隧道施工影响的地层损失和沉降槽宽度参数进行了分析,由于所受约束的不同,与地表水平位移相比,地层中的水平位移明显减小。     

极小净距交叠隧道下行双线施工间距优化研究

针对极小净距交叠隧道受力复杂、爆破不易控制及支护困难等特点,文章以青岛地铁枣李区间隧道交叠段为研究对象,对下行隧道五种不同开挖间距进行数值模拟,分析了下行双线不同间距下地表及拱顶沉降分布特征。结合数值计算及理论分析对不同开挖间距下的围岩稳定性及施工经济性进行研究。结果表明:随着两平行隧道交错开挖间距的增大,隧道上方地表沉降、拱顶沉降和塑性区体积逐渐减小,但与此同时施工工期将会延长,工程支出相应增加,最终通过多指标综合判别确定出隧道左、右线交错开挖间距在25~35 m时较为合理。研究成果确保了极小净距交叠隧道施工的安全稳定及经济可行性,可为同类工程建设提供理论依据和实践经验。     

地下大型洞库群通风网络建立及竖井通风效应研究

大型地下洞库(群)施工通常采取分层开挖方式,其上层施工多采取压入式通风方式;进入中下层开挖后,因其污染源一般要大于上层开挖,必须加大风管与供风量,才能继续维持压入式通风,但受施工通道尺寸限制无法增大或增加风管供风量,导致通风状况恶化。文章依托锦州地下储油洞库的施工通风实例,采用Fluent计算软件并结合现场实况针对竖井通风效应进行研究,并对竖井的直径、位置、深度对通风效果的影响进行深入分析。研究结果表明:竖井直径对洞库的通风有一定的影响,但是通过改变竖井的直径来加强通风的作用是有限的;通风效果与竖井的深度有密切的关系,竖井的最优深度会直接影响到洞库的通风效果,本工程中最佳的竖井深度为70 m;采用竖井口布置轴流风机压入新鲜空气,施工通道(从地面进入洞库的施工运输通道)进口作为污浊空气排出口,能够有序形成良性的大循环通风网络。     

双孔平行地铁隧道盾构施工地表沉降分布规律研究

盾构法施工中不可避免地会对周围地层产生扰动影响,故加强盾构施工变形控制显得尤为重要。文章以某城市地铁盾构隧道工程为研究背景,采用理论分析和数值模拟方法,研究了双孔平行隧道施工地表沉降分布规律及影响因素,提出了改进的双线隧道地表沉降预测方法,并与现场实测数据进行了对比分析。研究结果表明:隧道间距越大,形成"W"形沉降曲线特征越明显;隧道埋深越小,沉降曲线由"V"形向"W"形转变所需的隧道间距L越小;土质条件越好,地层扰动影响范围越小,"W"形沉降槽特征也越显著;采用C=L/2i来描述双线平行隧道地表沉降分布特征是可行的,随C值增大地表沉降曲线分布由"V"形—"锅底"形—"W"形发展,"W"形非对称性分布特征与隧道相对间距有关;由本文提出的双线盾构施工引起的地表沉降计算公式计算出的地表沉降预测值与实测沉降曲线吻合较好,可用于双线隧道施工地表沉降变形预测,对盾构隧道研究具有重要理论指导和实践意义。