特长公路隧道半横向排烟方式研究

采用CFD三维数值模拟技术,对特长公路隧道纵向排烟方式与顶部设排烟道的半横向排烟方式的烟流控制特性进行了对比研究,同时分析了顶部设排烟道时不同开口大小和不同间距对排烟效果的影响。     

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.     

隧道通风网络及调节

根据隧道通风网络的构成及网络中风流流动的基本规律，运用通风网络解算的斯考德-恒斯雷法和风量调节通路计算法，以二郎山和重庆中梁山2条长大公路隧道工程为例进行了网络模拟和调节计算研究．研究表明，分段纵向式通风系统已形成网络，可通过网络的自然分风和按需分风解算，模拟隧道内风流的分配、风机的设置，从而为确定通风调节的位置、大小和方法提供参考．     

隧道火灾中火区阻力的理论研究

根据热流体学和通风学理论,对火区阻力的计算方法及影响因素进行研究。首先在修正的热阻力概念基础上建立热阻力的表达式,然后推导绕流阻力与火灾规模和风速的关系式,最终建立比较严谨的火区阻力实用公式,并得到数值模拟的验证。该式表明:在简化的物理模型中火区阻力与火灾规模成线性关系,与风速存在二次曲线关系;在风速不影响热释放速率的条件下,火区附加通风阻力与风速成正比,但对货车引起的隧道火灾,附加通风阻力与风速近似存在二次曲线关系。研究成果为火灾通风网络解算和防排烟方案的制定提供参考。     

高海拔特长隧道低温大风环境及对围岩-结构温度场的影响

为探明高海拔特长隧道洞外低温大风的成因、特征及对洞内风场、围岩-结构温度温度场的影响,以国道317线雀儿山隧道为工程依托,采用气象站、手持风速仪、红外测温仪、埋入式多点铂电阻温度传感器等,对冬季隧道贯通前后进出口两端隧址区、洞内净空风速、风向、温度以及隧道轴向、径向的围岩-结构温度场进行现场实测,分析低温大风成因和特征、隧道贯通前后负温区范围、风速风向变化规律以及对洞口段和洞深部围岩-结构温度场的影响。研究结果表明：受高原大尺度大气环流产生的高原季风以及雀儿山两侧日照时间、地形引起的小尺度范围内自由大气热力差影响,隧址区冬季风速高、温度低;大风时段主要集中在14：00~21：00,平均风速达10 m·s^-1,负温时段主要在19：00~8：30,隧道进、出口日最大气温差分别为23.5℃和28℃;隧道贯通前,进出口两端负温区段在860 m以内;贯通后,出口端主洞和平导负温区段为1 200,1 280 m,分别比进口端长了340,420 m;贯通前后,隧道深部最低风速分别为1.1,2.2 m·s^-1,洞内风向由两端向洞内方向转化为主要由出口向进口方向;隧道洞口浅埋段围岩和衬砌结构径向负温范围在贯通前为1.20 m,贯通后为0.80 m,且在上述范围内温度变幅较大;低温大风对隧道深部的围岩温度影响不大,但对结构表面温度影响明显,由于变温区主要集中在二衬混凝土结构内部,因此要重视结构内部产生的冻胀作用。     

公路隧道全射流通风压力坡度的现场测试

采用现场测试的方法研究公路隧道内全射流通风的压力分布情况。测试结果表明,隧道入口段气压高于当地大气压力,为相对正压,出口段气压低于当地大气压力,为相对负压,在隧道中存在一个与大气压力相等的点,即相对压力为0的点。本次现场测试可为全射流纵向通风的设计提供参考。     

特长公路隧道运营通风多模式转换及节能研究

为降低多竖(斜)井复杂运营通风系统的能耗，将运营通风多模式转换系统应用于特长公路隧道分段纵向通风中。基于隧道内回路风压平衡和通风网络理论，提出隧道通风模式初拟、极限交通承载量计算、动态化通风模式选择、射流风机台数确定及通风能耗对比优化的通风设计流程，研究多模式通风转换系统的运作方式，对比分析常规分段纵向通风方式和多模式转换通风方式的运营能耗。结果表明，隧道远期设计高峰小时交通量达到最大值3 137 veh/h时，需开启29组射流风机，此时隧道各段风速小于8 m/s；一天中31.25%的时段通过模式1即能满足通风要求，52.08%的时段需要通风模式4才能满足通风要求，多模式转换通风较仅通过模式4进行通风总功率减少20.71%；交通量小于1 726 veh/h时，3#竖井排风量可降低为93 m³/s，隧道内风机总功率可减少37.57%。     

高速公路隧道交通事故特性及其防范措施

为探讨公路隧道交通事故的发生机理及防范对策,对浙江省10条高速公路隧道进行了调研,收集交通事故599次,抛锚5 280次.基于调研数据,分析了公路隧道交通事故的形态分布、交通事故的车型构成与原因以及隧道百万车公里交通事故率等.研究了交通事故率与隧道交通量,追尾、火灾、翻车、撞壁事故率与隧道交通量之间的关系,给出了交通事故率与隧道交通量、追尾事故率与隧道交通量关系的拟合公式以及隧道交通事故的防范措施,为进一步研究隧道交通事故的发生机理,避免特大、重大等恶性交通事故提供了参考.     

鹧鸪山隧道运营通风网络模拟优化分析

运用通风网络理论对317国道鹧鸪山隧道的运营通风方案进行了优化研究,根据工程实际情况,提出四种运营通风方案,按自然分风和控制分风两种情况进行模拟分析,并研究了自然风压对隧道运营通风的影响。研究结果表明,鹧鸪山隧道的运营通风方案存在优化的可能,隧道内射流风机的设置应随着自然风压的变化而变化。     

华蓥山公路隧道运营通风方案优化研究

为达到节约投资、降低竖井施工安全风险和结构安全风险的目的,对南大梁高速公路华蓥山隧道运营通风方案进行优化研究。以交通运输部新颁布的规范为立足点,对按照新老规范设计的运营通风方案进行比较,结果表明:近8.2 km长的华蓥山隧道可由2座竖井分2区段送排式通风调整为左洞全射流纵向式通风、右洞1座竖井分2区段送排式通风,竖井兼作左右洞排烟通道。优化后的运营通风系统配置风机总功率减少1 176 k W(23.1%),近、中、远期稀释污染物时开启风机功率分别降低2 290 k W(60.7%)、2 512 k W(66.6%)和1 892 k W(45.9%)。