特长公路隧道风机房防灾控制及辅助通道设置研究

摘要

近年来，随着国民经济的迅猛发展，交通隧道“长、大、深”的特点日趋显现。特长公路隧道的规模和数量也在日益增多，而特长公路中通风因素成为了隧道运营及管理的关键。本文以山西省交通厅科技项目“特长公路隧道辅助通道设置及施工关键技术研究”为依托，以云山隧道1＃竖井，3＃斜井、宝塔山隧道地下风机房为研究对象，采用资料调研、理论分析、数值模拟相结合研究方法，对辅助通道合理设置、地下风机房防灾救援情况进行研究，主要的研究成果如下:
　　1.通过对隧道发生火灾实例调研，系统分析了火灾的发生原因、特点及危害，并从理论上得出了计算火灾温度及烟流浓度的计算方法。
　　2.依托宝塔山地下风机房结构，基于FDS和Building exodus数值模拟软件，建立风机房三维模型，分别对火灾情况及人员逃生进行模拟，给出不同情况下隧道地下风机房火灾及逃生参数，提出可利用逃生时间大于必须逃生时间作为风机房防灾设计依据，为风机房防灾类似设计提供参考。
　　3.根据云山隧道斜井的结构形式及设置方式，基于CFD（流体动力学）理论，利用FLUENT数值模拟软件，对不同角度斜井的运营通风进行模拟，再通过伯努利方程、能量方程对其能耗进行计算。
　　4.从快速施工出发，提出特长公路隧道采用小角度斜井用来增加施工工作面，而运营阶段开挖大角度斜井或竖井作为通风道，施工采用的小角度斜井作为逃生救援通道的新型辅助通道设置方法，并对其可行性进行分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 地下风机房防灾设置研究现状

1．2．2 辅助通道合理设置研究现状

1．3 研究依托工程概况

1．3．1 云山隧道工程概况

1．3．2 宝塔山隧道工程概况

1．4 研究内容和方法

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法

1．4．3 技术路线

第2章 隧道火灾调研、火灾及通风相关理论

2．1 问题的提出

2．2 交通隧道火灾调研

2．3 公路隧道及风机房火灾发生原因特点及危害

2．3．1 隧道及风机房火灾的原因

2．3．2 隧道及风机房火灾的特点

2．3．3 隧道及风机房火灾的危害

2．4 火灾规模及临界风速的确定

2．4．1 火灾规模的确定

2．4．2 临界风速的确定

2．5 本章小结

第3章 公路隧道及风机房火灾温度分布及烟流分布

3．1 问题的提出

3．2 地下风机房温度分布计算方法

3．3 FDS数值计算模型

3．3．1 计算原理概述

3．3．2 典型火灾场景的设定方法

3．3．3 建立FDS计算模型

3．4 火灾发生在主隧道时数值模拟计算分析

3．4．1 隧道火情发展趋势分析

3．4．2 隧道火灾烟流浓度趋势分析

3．4．3 隧道火灾温度趋势分析

3．5 火灾发生在风机房时数值模拟计算分析

3．5．1 风机房火情发展趋势分析

3．5．2 风机房火灾烟流浓度趋势分析

3．5．3 风机房火灾温度趋势分析

3．6 本章小结

第4章 逃生应急疏散模拟及防灾研究

4．1 问题的提出

4．2 研究方法概述

4．3 火灾情况下疏散模拟

4．3．1 疏散模型的建立

4．3．2 火灾发生在主隧道时疏散

4．3．3 火灾发生在风机房内时疏散

4．4 地下风机房灾害疏散研究

4．4．1 TASET的确定

4．4．2 TRSET的确定

4．4．3 TASET与TRSET比较

4．5 地下风机房火灾救援策略研究

4．5．1 交通隧道防灾救援设置原则

4．5．2 公路隧道火灾预防的基本方法

4．6 本章小结

第5章 辅助通道的合理设置研究

5．1 问题的提出

5．2 辅助通道概述

5．2．1 隧道横洞

5．2．2 隧道斜井

5．2．3 隧道竖井

5．3 特长公路隧道辅助通道工程经济性分析

5．3．1 特长隧道斜井的经济性分析

5．3．2 特长隧道竖井的经济性分析

5．3．3 斜井竖井经济性对比分析

5．4 特长公路隧道辅助通道通风运营数值模拟

5．4．1 特长隧道运营数值模拟原理概述

5．4．2 特长隧道斜井送排式通风的运营数值模拟

5．4．3 特长隧道辅助通道能耗损失的计算

5．5 特长公路隧道辅助通道合理设置研究

5．5．1 特长隧道横通道与斜井共建合理性综合分析

5．5．2 特长隧道横通道与竖井共建合理性综合分析

5．6 本章小结

结论及展望

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事的科研项目