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自然风对竖井排烟特长公路隧道火灾烟气扩散特性的影响

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隧道建设(中英文) 2025年第2期45卷 315-323页

作者：陈利刘兵曹志陈佳佳张恒张志强中铁十六局集团第一工程有限公司北京101300 中铁十六局集团第五工程有限公司河北唐山064000 极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为探明隧道内自然风对火灾烟气扩散特性的影响,为隧道火灾的通风与排烟系统优化提供科学依据,对云山特长公路隧道洞内自然风进行现场监测,得到洞内自然风分布规律。采用数值模拟方法,建立竖井排烟作用下三维火灾动力学模型,对同向及反... 详细信息

为探明隧道内自然风对火灾烟气扩散特性的影响,为隧道火灾的通风与排烟系统优化提供科学依据,对云山特长公路隧道洞内自然风进行现场监测,得到洞内自然风分布规律。采用数值模拟方法,建立竖井排烟作用下三维火灾动力学模型,对同向及反向自然风影响下隧道温度场及烟气场进行分析,结果表明:1)该隧道所处环境的温度能够维持隧道内外相对较大且稳定的热位差,有利于形成自然风,最大自然风速可达5.0 m/s以上。2)在纵向风速3.0 m/s时,同向自然风会扩大隧道温升范围,火源与排烟口之间隧道下部区域温度较低。3)反向自然风会抑制高温场的扩散,且火源与排烟口之间温度随自然风速的增大而升高。4)当隧道内同向自然风速不超过2.5 m/s时火源与排烟口之间烟气质量分数最大,隧道上部空间烟气质量分数大于下部空间。5)当同向自然风速大于3.5 m/s时,下游烟气层结构被破坏,烟气在纵断面内均匀分布。6)反向自然风有利于限制烟气向排烟口下游蔓延,随着自然风的增大,排烟口下游烟气蔓延长度逐渐减小且趋于恒定。7)隧道内同向及反向自然风均会使排烟效率降低,相比无自然风条件,4.0 m/s的同向及反向自然风使竖井排烟效率分别降低22.43%、21.55%,同向自然风对竖井排烟效率的影响程度大于反向自然风。

关键词：特长公路隧道自然风隧道火灾竖井排烟烟气蔓延现场测试数值模拟

城市分岔隧道火灾拱顶烟气蔓延特性的模拟研究

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中外公路 2025年

作者：郭霄吕建伟谈祥君倪辰秧王宥为李宇扬浙江公路水运工程咨询集团有限公司杭州市公路与港航管理服务中心长安大学公路学院

为探究风速对分岔分流隧道温度、烟气分布特征的影响规律，以235国道杭州西站隧道为工程背景，通过数值模拟方法探究上游不同风速，不同火源位置对分流渐扩段火灾烟气蔓延的影响，结果表明：①隧道入口处风速越大，隧道内烟气的逆流长... 详细信息

为探究风速对分岔分流隧道温度、烟气分布特征的影响规律，以235国道杭州西站隧道为工程背景，通过数值模拟方法探究上游不同风速，不同火源位置对分流渐扩段火灾烟气蔓延的影响，结果表明：①隧道入口处风速越大，隧道内烟气的逆流长度越小，隧道内烟气逆流的速率也随之降低；②渐变段靠近火源的侧壁附近温度较高，随火源位置向匝道横移，主隧道内拱顶温度降低，匝道内拱顶温度升高，隧道风速越大隧道内拱顶最高温度越低。③隧道内纵向通风遇到火灾烟气时，会形成对流，隧道内的烟气流速会降低，且在火源处烟气流速会急剧增加。

关键词：烟气逆流分岔隧道隧道火灾温度烟气流速

多气象条件下寒地公路隧道火灾烟气蔓延规律研究

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安全 2025年第2期46卷 15-22页

作者：高航孙世梅吉林建筑大学应急科学与工程学院吉林长春130118 吉林建筑大学事故预防科学研究院吉林长春130118

为系统分析寒地公路隧道在多气象条件下的火灾烟气蔓延规律,选取我国东北地区的泉太隧道作为研究对象,通过建立数值模型,模拟不同初始温度和湿度条件下的火灾场景,并采用火灾动力学软件FDS进行计算。计算结果表明:初始温度对火灾烟气蔓... 详细信息

为系统分析寒地公路隧道在多气象条件下的火灾烟气蔓延规律,选取我国东北地区的泉太隧道作为研究对象,通过建立数值模型,模拟不同初始温度和湿度条件下的火灾场景,并采用火灾动力学软件FDS进行计算。计算结果表明:初始温度对火灾烟气蔓延有显著影响,高温环境下燃烧反应加剧,导致烟气温度迅速上升并向隧道内部快速扩散;湿度对烟气蔓延的影响呈现复杂的双重效应,高湿度在火灾初期对CO等有毒气体的生成有一定的抑制作用,但随着火灾的持续,高湿度条件下的烟气温度和CO含量上升更为显著。研究结论可为寒地隧道的火灾防控提供科学依据,建议优化隧道的通风系统设计,合理布局疏散通道,并加强应急演练以应对不同气象条件下的火灾风险。

关键词：隧道火灾烟气蔓延寒地隧道气象条件火灾防控

一种基于外部烟气和深度学习算法的隧道火灾预测方案

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第4期 714-720页

作者：杨涅熊才溢程家圻华南理工大学机械与汽车工程学院

隧道火灾预测的传统方法是使用传感器，但存在设备老化、误报率高等缺陷，因此需要开发更加高效的火灾预测手段。该文提出一种利用在隧道外安全区域可观测的外部烟气图像和深度学习算法，对隧道内的火源功率和火源位置进行同步预测的方... 详细信息

隧道火灾预测的传统方法是使用传感器，但存在设备老化、误报率高等缺陷，因此需要开发更加高效的火灾预测手段。该文提出一种利用在隧道外安全区域可观测的外部烟气图像和深度学习算法，对隧道内的火源功率和火源位置进行同步预测的方案，首先通过FDS软件构建了100 m长隧道的外部烟气图像数据库，再利用VGG16神经网络框架建立了烟气图像与火源参数间的联系。结果表明，该文所提方案可对隧道火灾进行有效预测；基于隧道双侧正向视角的烟气图像训练所得模型的预测精度最高，对火源功率的预测误差小于25%,对火源位置的预测误差小于10 m;此外，当火源以0～2 m/s速度移动时，该文所提方案依旧可进行有效预测。该文成果可为隧道火灾的智能预测技术提供参考。

关键词：隧道火灾烟气图像机器学习火势预测

长短期记忆网络在隧道火灾实时致灾态势预测中应用研究

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安全与环境学报 2025年第4期 1298-1309页

作者：贾进章陈佳琦陈怡诺辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁工程技术大学土木工程学院

针对隧道火灾过程中高温烟气对人员避灾的威胁，为实现隧道火灾有效控制，及时提供隧道火灾实时救援决策，提出了一种试验测量和人工智能相结合的方法，基于温度传感器和长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)网络对烟气温度进行实... 详细信息

针对隧道火灾过程中高温烟气对人员避灾的威胁，为实现隧道火灾有效控制，及时提供隧道火灾实时救援决策，提出了一种试验测量和人工智能相结合的方法，基于温度传感器和长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)网络对烟气温度进行实时预测。首先，通过1∶20小面积火灾试验收集不同工况下的温度数据，然后，采用LSTM模型从试验火灾数据库中学习、训练，并进行不同火源类型测试，发现该算法模型可以很好地预测隧道内温度分布。对模型的预测能力进行测试，测试结果表明，预测结果精度高，相对误差在±10%内。与反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network, BPNN)模型进行比较，测试误差均值降低3.85百分点，对比效果明显，满足隧道火灾实时态势检测需要，为隧道火灾事故的应急救援建立了较为新颖的智能预测方法。

关键词：安全工程隧道火灾长短期记忆网络烟气温度实时预测

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隧道火灾扑救对策研究

今日消防 2025年第1期10卷 68-70页

作者：徐华四川省消防救援总队宜宾支队四川宜宾644000

隧道作为关键的交通基础设施,由于其独特的空间限制性,一旦发生火灾,救援灭火与人员疏散均面临极大的挑战,往往会造成无法挽回的人民群众生命财产损失。鉴于公路隧道火灾事故的特性,应时刻保持警惕,积极采取预防措施,以最大限度减轻隧... 详细信息

隧道作为关键的交通基础设施,由于其独特的空间限制性,一旦发生火灾,救援灭火与人员疏散均面临极大的挑战,往往会造成无法挽回的人民群众生命财产损失。鉴于公路隧道火灾事故的特性,应时刻保持警惕,积极采取预防措施,以最大限度减轻隧道火灾事故所带来的危害。

关键词：隧道火灾扑救对策灭火方法应急救援

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隧道火灾排烟口位置对排烟效率的影响

西南交通大学学报 2019年第5期54卷 1055-1062,1112页

作者：林鹏王国元司有亮王钟宽吴凡雨高东丽梅秀娟西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都611756 公安部四川消防研究所四川成都610036

为研究长大隧道其排烟口位置对半横向排烟效率的影响,本文以Memorial Tunnel为原型建立1∶20隧道模型,其尺寸为42.7 m×0.45 m×0.23 m,并采用坡度为水平和3.2%两种状态,以油池火(甲醇)作为火源,在模型隧道中进行了一系列的实验.同时,... 详细信息

为研究长大隧道其排烟口位置对半横向排烟效率的影响,本文以Memorial Tunnel为原型建立1∶20隧道模型,其尺寸为42.7 m×0.45 m×0.23 m,并采用坡度为水平和3.2%两种状态,以油池火(甲醇)作为火源,在模型隧道中进行了一系列的实验.同时,采用火灾动力学模拟软件FDS 6.0.1对排烟口位于火源左侧、右侧和两侧对称分布3种工况进行数值模拟,对比数值模拟和实验结果,得出以下结论:(1)在水平隧道中,排烟口对称分布于火源两侧时,烟气层大致呈对称分布,排烟效率最高,相对于排烟口分布于火源左侧或右侧,其排烟效率能分别提高10.22%~13.58%和7.66%~16.84%;当两排烟口位于火源左侧或右侧时,烟气向排烟口所在位置相反方向蔓延距离增长,排烟效率不存在明显差异.(2)在倾斜隧道中,烟气在火源两侧呈不对称分布,向隧道高端蔓延距离较长;当排烟口仅火源左侧(低端)布置时排烟效率最低,而对称分布于火源两侧时的排烟效率有所提高,较排烟口仅左侧分布提高了33.9%~39.6%;排烟口仅分布于火源右侧(高端)时的排烟效率最高,与排烟口仅分布于火源左侧时相比,排烟效率提高了40.5%~51.6%.(3)倾斜隧道中排烟口位置对排烟效率的影响较水平隧道更为显著,且随着排烟量的增加,该影响程度逐渐减小.

关键词：隧道火灾排烟口位置排烟效率

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隧道火灾中正庚烷池火的火焰振荡特性研究

工程力学 2018年第9期35卷 240-247页

作者：钟委骆轲轲王涛梁天水赵军郑州大学力学与工程科学学院河南郑州450001 建筑安全与环境国家重点实验室北京100013

在小尺寸隧道实验台开展一系列实验,对正庚烷池火火焰振荡特性进行研究。通过Matlab图像处理工具箱提取火焰振荡频率,分析不同隧道宽度下无量纲火焰振荡频率St和弗劳德数Fr之间的关系。结果表明在隧道火灾中,正庚烷池火的燃烧过程可以... 详细信息

在小尺寸隧道实验台开展一系列实验,对正庚烷池火火焰振荡特性进行研究。通过Matlab图像处理工具箱提取火焰振荡频率,分析不同隧道宽度下无量纲火焰振荡频率St和弗劳德数Fr之间的关系。结果表明在隧道火灾中,正庚烷池火的燃烧过程可以分为初始燃烧阶段、过渡阶段和稳定燃烧阶段。在初始阶段和稳定阶段中火焰振荡频率不变,过渡阶段可进一步分为间歇性顶棚射流火焰和连续性顶棚射流火焰阶段,其无量纲火焰振荡频率St均和Fr^(-0.5)成正比。隧道宽度对正庚烷池火振荡特性也有影响,在间歇性顶棚射流火焰阶段,隧道宽度减小能够增大质量燃烧速率,从而增大比例系数;在连续性顶棚射流火焰阶段,由于反浮力壁面射流的卷吸作用,隧道宽度减小反而导致比例系数减小。

关键词：隧道火灾火焰振荡频率弗劳德数顶棚射流隧道宽度

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隧道火灾中正庚烷池火燃烧特性的实验研究

工程力学 2017年第8期34卷 241-248页

作者：钟委王涛梁天水郑州大学力学与工程科学学院河南郑州450001 中国建筑科学研究院建筑安全与环境国家重点实验室北京100013

隧道火灾中热释放速率是评估临界风速、最高温度及温度分布的一个重要参数,而火源高度和隧道宽度是两个影响热释放速率的重要因素。为揭示上述两个因素对隧道火灾发展的影响,在缩放比例为1∶10的隧道模型中进行了一系列小尺寸火灾模拟... 详细信息

隧道火灾中热释放速率是评估临界风速、最高温度及温度分布的一个重要参数,而火源高度和隧道宽度是两个影响热释放速率的重要因素。为揭示上述两个因素对隧道火灾发展的影响,在缩放比例为1∶10的隧道模型中进行了一系列小尺寸火灾模拟实验并对正庚烷池火的燃烧过程进行了研究。结果表明:隧道火灾的热释放速率明显大于开放环境,其燃烧过程可分为初始燃烧阶段、过渡阶段和稳定燃烧阶段;增加火源高度地面火灾(火源高度与隧道高度之比H*=0.1)质量燃烧速率小于其他各工况,H*=0.7时质量燃烧速率能增大到地面火灾的3.53倍~5倍;无量纲火焰蔓延总长度正比于无量纲热释放速率的五分之二次方,由于隧道侧壁的限制作用,其比例系数小于Hasemi's模型。

关键词：隧道火灾火源高度燃烧速率顶棚射流火焰隧道宽度