单洞双向行车公路隧道运营及救灾通风技术研究

论文摘要

近年来,伴随着国民经济的高速增长,公路隧道也取得了长足的发展,一批长隧道和特长隧道相继建成。为保证隧道内的运营环境和防灾救援要求,公路隧道应进行运营通风,并有安全可靠的防灾通风系统。国内二十年来的实践证明,特长公路隧道通风设计是整个设计中的关键一环,将直接关系到隧道的工程造价、运营环境、救灾功能及运营效益。因此,隧道通风已经成为影响和制约长大公路隧道建设的关键。本文以重庆市所辖的城口县至万源市二级公路上的白芷山隧道为依托,综合采用理论分析、数值模拟、网络分析等手段对该特长大纵坡公路隧进行了如下主要内容的研究：1、根据主隧道、平行导坑和联络横通道的相对位置,展开开启不同位置横通道的运营通风方案研究,研究提出各设计阶段风流稳定性好、运营能耗合理、实施难度小的运营通风方案。2、采用CFD数值分析软件,按隧道的实际几何尺寸,对大纵坡双向行车隧道内烟流流动控制进行研究。通过研究,提出大纵坡双向行车隧道控制火灾烟流向两端扩散的控制风速,为火灾通风的设计提供基础数据。3、采用通风网络理论,根据火灾救援通风原则,对各火灾分区通风进行整体隧道宏观空气流动模拟,由此确定不同位置火灾时需要的通风设备配置。并结合隧道的运营通风要求,对隧道运营及防灾救援情况下的通风设备进行优化配置研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.1.1 公路隧道建设的意义
• 1.1.2 公路隧道面临的问题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的研究内容和研究意义
• 1.3.1 论文的主要研究内容
• 1.3.2 论文的研究意义
• 第二章 平导压入纵向通风的风流理论及网络理论
• 2.1 隧道风流理论
• 2.1.1 隧道通风计算的基本假定
• 2.1.2 隧道通风基本作用力
• 2.1.3 平导两端压入式分段纵向通风计算理论
• 2.2 通风网络理论
• 2.2.1 通风网络的基本性质
• 2.2.2 通风网络的分风
• 2.2.3 通风网络的稳定性
• 2.3 本章小结
• 第三章 正常运营通风方案优化
• 3.1 依托工程概况
• 3.2 需风量计算
• 3.3 运营通风方案分析
• 3.3.1 通风方案的提出
• 3.3.2 开启5#通道方案分析
• 3.3.3 开启3#、5#、7#横通道方案分析
• 3.3.4 开启2#、4#、5#、6#、8#横通道方案分析
• 3.4 通风网络稳定性分析
• 3.4.1 自然风压大小的变化对网络稳定性的影响
• 3.4.2 自然风压方向的变化对网络稳定性的影响
• 3.4.3 车行横通道门开启高度变化对网络稳定性的影响
• 3.5 运营通风方案比选
• 3.6 本章小结
• 第四章 隧道火灾控制风速三维数值模拟
• 4.1 基本原理
• 4.1.1 火灾的发展过程
• 4.1.2 火灾的产烟量
• 4.1.3 控制方程
• 4.2 隧道火灾三维数值模拟
• 4.2.1 计算模型的建立
• 4.2.2 控制风速模拟结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 火灾通风网络数值模拟
• 5.1 公路隧道的火灾通风效应
• 5.1.1 火灾烟流平均最高温度
• 5.1.2 火灾后隧道壁面温度
• 5.1.3 火灾下游烟流平均温度
• 5.1.4 节流效应烟流阻力
• 5.1.5 烟流的浮力效应
• 5.2 火灾救援通风原则
• 5.2.1 火灾救援通风的要求
• 5.2.2 车行横通道开启原则
• 5.3 自然风对火灾网络通风的影响
• 5.3.1 自然风压大小的变化对火灾网络数值模拟结果的影响
• 5.3.2 自然风压方向的变化对火灾网络数值模拟结果的影响
• 5.4 火灾通风网络计算结果小结
• 5.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果