特长水下铁路隧道火灾蔓延规律的模型试验研究

论文摘要

随着水下隧道建设的发展和施工技术进步,特别是近年随着过江水下隧道的优点日益凸显,水下长、特长隧道也越来越多。但是,在我国高速铁路特长水下隧道的火灾蔓延的试验研究和理论分析等方面基本上是空白,水下隧道防灾关键技术研究迫在眉睫。本文以狮子洋水下特长隧道为工程背景,利用Froude模拟理论建立长度为52.5m的缩尺寸隧道模型进行火灾试验,开展特长水下铁路隧道火灾蔓延规律的模型试验研究,研究成果如下：(1)在火源功率为63KW、不同隧道坡度下,开展一系列火灾现场试验,测量了模型隧道火灾烟气的温度场、速度场和烟气浓度场,得出了无通风排烟和纵向通风排烟下隧道拱顶处温度、速度场和2m高处能见度纵向分布规律等。(2)在火源功率为63KW、不同隧道坡度和不同纵向通风风速下,开展隧道拱顶附近最高温度试验,并将试验数据与Kurioka理论预测模型进行对比分析并修正,得出修正后的隧道拱顶最高温度理论预测模型。(3)通过理论分析、结合经验公式,建立了烟气回流长度理论模型和临界风速理论模型,将理论模型预测的结果与模型试验数据及前人建立的理论模型预测结果进行对比分析,结果表明,三者之间结果比较接近,本文所建理论模型能够满足工程预测的需要。本文通过缩尺寸隧道模型现场试验,对特长客运专线水下盾构隧道的综合防灾设计及制定相应的防灾救援预案,具有极其重要理论价值和实际指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 水下隧道发展状况
• 1.1.2 铁路隧道火灾原因及特点
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 发展趋势及存在问题
• 1.3 课题来源及主要研究内容
• 1.3.1 课题的工程背景
• 1.3.2 本文的主要研究内容
• 1.3.3 本文研究的意义
• 第二章 狮子洋水下隧道模型试验方案设计
• 2.1 隧道模型试验基本原理
• 2.2 隧道模型试验的理论基础
• 2.2.1 隧道模型尺寸
• 2.2.2 模型试验火源方案
• 2.2.3 模型试验风机系统
• 2.3 模型试验采集系统的介绍
• 2.3.1 采集参数确定
• 2.3.2 温度采集子系统
• 2.3.3 流速采集子系统
• 2.3.4 烟雾浓度采集子系统
• 2.3.5 计算机采集处理系统
• 2.4 试验研究内容及工况设置
• 2.4.1 火源位置的设计
• 2.4.2 无通风排烟工况下火灾模型试验工况
• 2.4.3 纵向通风排烟工况下火灾模型试验工况
• 2.4.4 隧道火灾临界风速模型试验工况
• 第三章 无通风排烟下隧道火灾蔓延规律模型试验研究
• 3.1 拱顶温度场纵向分布规律分析
• 3.2 拱顶速度场分布规律分析
• 3.3 隧道2m高处能见度分布规律分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 纵向通风排烟下火灾烟气蔓延及控制模型试验研究
• 4.1 隧道火灾蔓延规律
• 4.1.1 火灾烟气温度场分布规律模型试验结果
• 4.1.2 隧道拱顶最高温度理论模型验证及修正
• 4.1.3 火灾烟气速度场分布规律模型试验结果
• 4.1.4 隧道2m高处能见度分布规律试验结果
• 4.2 隧道火灾烟气回流长度及临界风速规律研究
• 4.2.1 烟气回流长度分析及理论模型
• 4.2.2 临界风速与火灾规模、隧道坡度的关系
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 进一步的研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间论文及科研情况