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特长铁路隧道内压缩空气泡沫灭火机理研究

消防科学与技术 2017年第5期36卷 679-682页

作者：钟声远刘万福韩伟平夏建军戚务勤严雷毛力天津商业大学机械工程学院天津300134 公安部天津消防研究所天津300381

分析压缩空气泡沫系统应用于铁路隧道消防保护的灭火机理、影响因素,对隧道内压缩空气泡沫灭火机理的独特性进行了单独分析,总结出关键工程应用参数。分别采用喷头和喷淋管对隧道模型内模拟车厢喷洒泡沫,进行冷喷试验,对比接收系数,验... 详细信息

分析压缩空气泡沫系统应用于铁路隧道消防保护的灭火机理、影响因素,对隧道内压缩空气泡沫灭火机理的独特性进行了单独分析,总结出关键工程应用参数。分别采用喷头和喷淋管对隧道模型内模拟车厢喷洒泡沫,进行冷喷试验,对比接收系数,验证释放方式对泡沫覆盖效果的影响。接收系数越大代表释放方式效果更好。

关键词：特长铁路隧道隧道救援站压缩空气泡沫系统灭火机理工程应用参数

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特长铁路隧道全年运行热环境模拟分析

中国科技论文 2013年第5期8卷 441-444,448页

作者：袁艳平雷波马国川曹晓玲西南交通大学机械工程学院成都610031 中国建筑西南设计研究院有限公司成都610042

针对特长单线隧道,建立隧道内空气及围岩传热数学模型,采用有限体积法进行离散,并使用Matlab编写数值模拟程序。通过对隧道传热全年模拟分析表明:隧道内空气温度受外界气温、列车运行情况及围岩传热的影响,随全年不同季节外界气温的变... 详细信息

针对特长单线隧道,建立隧道内空气及围岩传热数学模型,采用有限体积法进行离散,并使用Matlab编写数值模拟程序。通过对隧道传热全年模拟分析表明:隧道内空气温度受外界气温、列车运行情况及围岩传热的影响,随全年不同季节外界气温的变化而产生一致变化,同时由于围岩蓄放热特性,围岩会反过来对空气进行加热或冷却,使隧道内空气温度的这种变化趋势产生滞后。

关键词：特长铁路隧道围岩传热温度

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特长铁路隧道救援站火灾半横向排烟技术研究

特长铁路隧道救援站火灾半横向排烟技术研究

作者：何省西南交通大学

学位级别：硕士

近些年,我国隧道施工技术和各种施工机械迅猛发展,国内修建隧道的技术水平有了相当大的提高,长大隧道甚至特长隧道相继出现。但是,在隧道长度和修建隧道的难度不断提升的过程中,隧道的安全运营却给我们提出了新的挑战。本文以拟建... 详细信息

近些年,我国隧道施工技术和各种施工机械迅猛发展,国内修建隧道的技术水平有了相当大的提高,长大隧道甚至特长隧道相继出现。但是,在隧道长度和修建隧道的难度不断提升的过程中,隧道的安全运营却给我们提出了新的挑战。本文以拟建大瑞线上的特长铁路隧道—高黎贡山隧道为工程背景,展开对隧道内发生火灾后,救援站内的通风排烟研究。列车在隧道中发生火灾后,停靠在救援站中,通过对救援站进行半横向机械通风排烟,研究主隧道、联络横通道、独立排烟道等地方的温度和烟气分布规律。为了得到半横向通风排烟下的救援站内发生火灾后的温度烟气分布规律,文中利用了两种研究方法：展开隧道火灾模型试验和CFD数值模拟。火灾模型试验是根据流体力学相似原理,建立1：10的救援站模型试验平台,采集火灾发生后不同位置处的温度、烟气等实验数据,分析其规律;CFD数值模拟是通过CFD计算软件对隧道火灾进行模拟计算,得到隧道内相应的温度和烟气分布规律。通过对模型试验和CFD数值模拟的研究对比,可以得出这两种研究手段的有效性,都能够真实的反应出隧道内发生火灾后的温度和烟气分布规律。通过对不同组合的半横向通风排烟方式的研究最终得出以下结论：（1）由于本隧道有2.35%的坡度,故温度和烟流在火源两端沿纵向呈不对称分布：在“烟囱效应”的作用下,火源上游隧道内的烟气蔓延距离远远大于下游隧道的烟气蔓延距离。（2）从对不同高度处的温度烟气分布规律可以看出,拱顶处的烟气蔓延距离最长,并且随着高度的下降,烟气蔓延距离逐渐减小。（3）半横向通风排烟方式有利于对主隧道和联络横通道内的温度和烟气的控制。通过对不同组合下的通风方式的研究,可以得出有主隧道两端和平导两端的纵向诱导风速的半横向排烟,对温度和烟气的控制效果更加明显。（4）将半横向排烟中的独立排烟道设置在主隧道内远离横通道的一侧时,在排烟阀抽风的作用下,主隧道断面内的烟气主要分布在中隔墙的一侧,有利于横通道的烟气控制。

关键词：特长铁路隧道模型试验横通道半横向通风排烟诱导风速

特长铁路隧道施工通风模式优化及污染物时空分布特征研究

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特长铁路隧道施工通风模式优化及污染物时空分布特征研究

作者：张港西南交通大学

学位级别：硕士

在以钻爆法及无轨输运为主要技术基础的长大隧道施工过程中,由于其“长洞室、多辅助联络通道”的空间结构特点及“多段协同掘进、内燃作业”的快速施工需求,洞内作业空间污染物产量大、新污风置换效率低下、有害气体局部集聚严重等一系... 详细信息

在以钻爆法及无轨输运为主要技术基础的长大隧道施工过程中,由于其“长洞室、多辅助联络通道”的空间结构特点及“多段协同掘进、内燃作业”的快速施工需求,洞内作业空间污染物产量大、新污风置换效率低下、有害气体局部集聚严重等一系列环境问题突出,通风问题亟待解决。本研究将依托新建郑(州)至万(州)高速铁路重庆段巫山特长隧道,通过综合采用理论分析、现场监测、数值模拟和模型试验相结合的方法,开展特长铁路隧道施工通风模式优化及污染物时空分布特征研究,其研究成果主要包括以下几个方面:(1)通过技术调研,掌握了隧道施工期关键污染物理化特性,明确了现行行业规范下各关键环境参数允许阀值,针对“长洞室、多辅助通道、内燃作业、协同作业”的长大铁路隧道施工特点,构建了钻爆法无轨输运模式下的阶段式通风系统,并在此基础上提出了利用长风室储风的巷道式通风优化布设形式。(2)通过现场监测、三维数值计算等方法,分析了风流场结构稳定性及纵向衰减机制,探明了特长铁路隧道爆破、喷浆、钻孔工序下的污染物时空分布特征,揭示了风流场耦合效应及其压差作用机理,探究了台车对污染物扩散的阻碍作用,得到了隧道单洞掘进、双洞协同掘进下的施工期污染物动态运移规律。(3)通过理论分析、模型试验等方法,研究了粉尘粒径、始发尘量、纵向回风速率、二衬步距等因素对粉尘浓度峰值、扩散速率、降尘效率等关键特性的影响,明确了不同外物理场条件下非均质粉尘微粒群的分布及扩散特征共性。本论文研究成果不仅适用于依托工程——郑万高速铁路巫山隧道工程,对类似通过长斜井进入正洞段的特长双线铁路隧道施工通风系统设计及施工期污染物控制具有良好的借鉴意义。

关键词：特长铁路隧道施工通风污染物运移规律数值模拟模型试验

特长铁路隧道内救援站火灾烟气流动特性及控制方法

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特长铁路隧道内救援站火灾烟气流动特性及控制方法

作者：沈浩西南交通大学

学位级别：硕士

当特长铁路隧道长度超过20公里时,为便于火灾救援,通常需要设置救援站。救援站为人员疏散提供了安全通道,因此,合理设计通风系统使烟气得到有效控制,确保救援站内的火灾安全环境是救援站建设的关键。为了使救援站能够发挥其对特长铁路... 详细信息

当特长铁路隧道长度超过20公里时,为便于火灾救援,通常需要设置救援站。救援站为人员疏散提供了安全通道,因此,合理设计通风系统使烟气得到有效控制,确保救援站内的火灾安全环境是救援站建设的关键。为了使救援站能够发挥其对特长铁路隧道火灾安全所起的作用,有必要对救援站内火灾时的烟气流动特性及控制方法进行深入研究,并根据救援站火灾安全控制标准,合理确定通风模式及通风系统参数,无论对于节省建设及运行费用,还是对提高救援站火灾安全性都具有重要的意义。本文首先结合与救援站结构相似设施的人员疏散模型及救援站特点得出了能够确保人员在横通道入口不产生阻塞的横通道数量及尺寸关系式。并参考相关规范确定了救援站研究计算模型及火灾模型。然后应用FDS火灾模拟软件对纵向通风不同风速下救援站烟气流动特性及温度分布进行计算分析,得出了不同纵向通风风速条件下隧道内的烟气分布及变化规律。结果表明：当纵向风速达到常规隧道临界风速的3m/s时,火源点下游环境较无通风时更恶劣,且不满足救援站烟气控制标准,而当纵向风速达到4m/s时,火源上方烟气层被破坏,此时火源两侧环境才能同时达到控制标准。但由于烟气分层被破坏,此时横通道有烟气侵入,可在横通道内设置1m/s的通风速度来抑制烟气侵入横通道。通过对不同热释放率下救援站内火灾时的烟气流动进一步计算,得出救援站内合适的纵向通风风速应比常规隧道临界风速的增加27%左右。最后,根据救援站内烟气流动特性、人员疏散模式及火灾控制参数,提出横向通风就近排烟的特点应更适合救援站的火灾通风,并结合救援站火灾环境控制指标及常规隧道横向通风设计理念给出了一种救援站火灾横向通风设计方法,给出了相应参数建议。计算结果表明,采用横向通风在达到控制标准的同时,烟气被控制在救援站1/4长度区域的上部空间,较纵向通风优势明显。通过本文的研究,不仅可以完善我国特长铁路隧道通风及火灾研究理论,同时也为救援站火灾通风设计提供了理论依据及技术参考。

关键词：特长铁路隧道救援站火灾通风数值模拟

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特长铁路隧道防灾救援通风网络技术应用研究

特长铁路隧道防灾救援通风网络技术应用研究

作者：张小泽西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,铁路事业进入了快速发展的阶段,尤其是高铁将成为国家“一带一路”战略的有力支撑。作为铁路建设中的重要组成部分,铁路隧道的建设和发展必将为铁路事业注入新的活力。随着铁路隧道修建长度的增加和难度的不断提升,铁路隧道的防... 详细信息

近年来,铁路事业进入了快速发展的阶段,尤其是高铁将成为国家“一带一路”战略的有力支撑。作为铁路建设中的重要组成部分,铁路隧道的建设和发展必将为铁路事业注入新的活力。随着铁路隧道修建长度的增加和难度的不断提升,铁路隧道的防灾救援问题已日益受到人们的重点关注。本文以在建成兰线和沪昆铁路专线上的3座隧道为例,对特长铁路隧道防灾救援通风网络技术展开了研究。分别对各隧道进行通风网络数值模拟,进而得到其防灾风机不同工况下的开启方案及总体配置方案;随后对一些常见的隧道通风网络形式进行适当的简化计算,提出了具体的简化方法及简化实例。通过通风网络数值模拟和对通风系统的简化研究,本文做了如下工作：(1)对设置定点救援站的双洞特长铁路隧道展开防灾通风网络技术研究。通过数值模拟可知,火灾烟气主要从排烟斜井排出,路径较短,有利于防灾活动的展开。(2)对两侧设定点救援平导的单洞双线特长铁路隧道展开防灾通风网络技术研究。通过数值模拟可知,进风横洞与救援平导的相对位置关系对各疏散横通道的分风结果有较大影响。(3)对不设定点救援站的特长铁路隧道展开防灾通风网络技术研究。通过数值模拟可知,应针对列车不同部位发生火灾的各工况采取不同的防灾分风策略进行计算。(4)提出了铁路隧道中常见的几种通风网络形式的简化计算方法,并通过与原通风网络解算结果进行对比,验证了简化计算方法的可靠性。

关键词：特长铁路隧道数值模拟通风网络风机配置简化计算

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特长铁路隧道火灾应急救援关键技术的研究

特长铁路隧道火灾应急救援关键技术的研究

作者：王秀玲大连交通大学

学位级别：硕士

最近这二十年,我国的铁路进入了快速发展时期,特长铁路隧道的建设也呈现出如雨后春笋般态势。因特长铁路隧道特有的管状建筑结构形式,致使特长铁路隧道火灾造成的危害远远大于地面建筑群体火灾危害。特长铁路隧道的火灾发生往往具有不... 详细信息

最近这二十年,我国的铁路进入了快速发展时期,特长铁路隧道的建设也呈现出如雨后春笋般态势。因特长铁路隧道特有的管状建筑结构形式,致使特长铁路隧道火灾造成的危害远远大于地面建筑群体火灾危害。特长铁路隧道的火灾发生往往具有不可预见性,隧道安全结构的巨大破坏性,对人员的伤害性等特点,这些都将造成巨大的经济和人员的损失。目前,由于行之有效的特长铁路隧道火灾应急救援技术是比较缺乏的,导致特长铁路的隧道的火灾救援问题从根本上并未得到解决。本文采用理论研究和FDS软件模拟相结合的方法对特长铁路隧道应急救援的关键技术进行探讨,分别从高温应对,快速救援、烟气排放三个方面,得出了以下主要结论:(1)高温应对;降温是特长铁路隧道火灾应急救援中的首要工作。本文利用模糊数学的理论方法对几种灭火剂进行评价集分析,优选出一种高效且绿色环保的灭火降温物质Novec1230。(2)快速救援;“时间”是在特长铁路隧道火灾应急救援的关键技术中必须应对的重要问题。本文发明了一种应用于特长铁路隧道火灾救援的高效降温应急救援车。救援车将优选的灭火介质存储在车体内,实现应急救援和降温的功能。此应急救援车不但可以应对隧道火灾高温和自身降温,也减短了救援人员快速赶到火场的时间,并且车体里留有一定空间,可以对受灾人员进行救援和疏散。(3)烟气排烟;烟气在火灾中带来的危害程度也是不可忽视的。本文从烟气排放的角度考虑应急救援关键技术的研究。利用FDS数值模拟软件对铁路隧道火灾进行模拟,在铁路隧道一侧设置排烟通道,设定不同的机械排烟速率工况,分析火灾烟气的变化。从而更加合理的对机械排烟的速率等性能进行分析,为今后设计施工等提供更加有价值的参考。

关键词：特长铁路隧道火灾灭火剂应急救援车 FDS 排烟吸穿

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特长铁路隧道斜井施工关键技术研究

特长铁路隧道斜井施工关键技术研究

作者：吉力此且西南交通大学

学位级别：硕士

本文通过系统查阅国内外铁路、公路、矿山等斜井施工技术研究现状的文献资料,并对国内斜井施工现场进行了调研。通过分析总结得出,有关斜井施工技术的研究现状主要为:针对某单一条件下斜井的单一施工技术的研究;针对某多种条件下的某关... 详细信息

本文通过系统查阅国内外铁路、公路、矿山等斜井施工技术研究现状的文献资料,并对国内斜井施工现场进行了调研。通过分析总结得出,有关斜井施工技术的研究现状主要为:针对某单一条件下斜井的单一施工技术的研究;针对某多种条件下的某关键单一施工技术的研究;主要进行理论设计作为研究的主要资料来源,脱离工程实际等。这些研究成果都难以系统和有针对性地解决目前斜井施工中遇到的技术难题。综上所述现状,本文以成渝铁路于客运专线新建龙泉山隧道1#、2#斜井施工为例,针对纵向大坡度、地质破碎、岩层富含水、高瓦斯等斜井施工技术进行研究。通过列表分析、专家评分、模数数学评价等方式确定影响隧道斜井施工安全、进度、质量等方面的斜井施工关键技术,即:通风与瓦斯监测技术、开挖掘进(光面爆破)技术、有轨运输技术、防排水技术、支护技术。并依次对每个关键技术的研究成果进行详细阐述和效果评价。最后结合斜井安全风险评估及控制进行了关键技术的效果验证。该研究成果为类似特长铁路隧道斜井工程建设的设计、施工及后期运营管理提供了重要借鉴意义。

关键词：特长铁路隧道斜井关键技术风险评估

高海拔特长铁路隧道火灾烟气分布特性数值模拟研究

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中国安全科学学报 2013年第6期23卷 52-57页

作者：张念谭忠盛太原科技大学交通与物流学院山西太原030024 北京交通大学土木建筑工程学院

海拔对火灾的燃烧有重要影响,为得到高海拔特长铁路隧道火灾烟气分布特性,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,建立高海拔隧道火灾燃烧数学模型,并采用试验数据验证了其合理性。在此基础上,以高海拔特长铁路隧道———关角隧道(32.645 ... 详细信息

海拔对火灾的燃烧有重要影响,为得到高海拔特长铁路隧道火灾烟气分布特性,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,建立高海拔隧道火灾燃烧数学模型,并采用试验数据验证了其合理性。在此基础上,以高海拔特长铁路隧道———关角隧道(32.645 km)为工程实例,建立关角铁路隧道火灾燃烧数学模型,研究高海拔特长铁路隧道内火灾条件下烟气的温度和浓度分布特性。通过研究得到高海拔特长铁路隧道火灾烟气在人眼特征高度处的分布规律,建议以420 s作为高海拔特长铁路隧道火灾人员可用安全疏散时间的参考值。

关键词：高海拔特长铁路隧道隧道火灾数值模拟烟气分布