自然排煙豎井布置對煙氣蔓延特性影響研究

發(fā)布時間：2020-06-17 08:31

【摘要】：豎井自然排煙方式因其經(jīng)濟、環(huán)保、實用的特性在不少城市淺埋隧道里得到廣泛應用。采用豎井自然排煙的城市淺埋隧道,其排煙效果受豎井橫截面積、豎井間距、豎井縱向長度、豎井數(shù)量以及豎井成組情況等影響較大。以武漢東湖隧道為物理原型,分豎井組、雙豎井和單豎井,建立全尺寸的隧道模型結構,探究自然排煙豎井布置對煙氣蔓延特性的影響,主要的研究工作及成果如下:(1)確立了豎井組內(nèi)豎井合理個數(shù)、長度及間距。通過數(shù)值模擬研究豎井組縱向布置對豎井自然排煙特性的影響。在豎井組總的橫截面積和豎井組總長度一定時,分析豎井縱向長度、豎井間距等縱向布置參數(shù)對隧道自然排煙特性的影響。結果表明:當豎井長度與豎井組長度之比l_s/l_g1/6時組內(nèi)豎井會發(fā)生吸穿,當l_s/l_g1/3時組內(nèi)豎井會發(fā)生邊界層分離。將單個大面積的豎井分割成小面積多個豎井形成豎井組,這樣具有較好的排煙效果;且當豎井組內(nèi)豎井數(shù)量3個,單個豎井長度2m、組內(nèi)豎井間距6m時,豎井自然排煙效果最好。(2)確定了煙氣沉降點與隧道高度的關系,得到了煙氣蔓延距離最短時豎井的臨界間距。分析煙氣層距地面高度,研究自然排煙隧道內(nèi)煙氣自由蔓延時煙氣沉降點問題,得到煙氣沉降位置與隧道高度的關系式,并在此基礎上改變豎井間距。發(fā)現(xiàn)隨著豎井間距的增大,隧道內(nèi)超出豎井部分煙氣逆流長度先減小后增大;在煙氣自由蔓延的沉降點處加設豎井,此豎井間距下煙氣逆流長度最短,從而得到豎井臨界間距。(3)建立了豎井自然排煙隧道火源上游無量綱煙氣逆流長度的預測模型。采用量綱分析法構建豎井排煙隧道內(nèi)火源上游煙氣逆流長度無因次表達式,量化分析了火源熱釋放速率、縱向送風風速、豎井與火源距離、豎井寬高對火源上游煙氣逆流的影響。結果表明:上游煙氣逆流長度隨火源熱釋放速率、豎井與火源距離增長而增大,但當超過一定值時(無量綱火源熱釋放速率超過0.15或者無量綱豎井與火源間距超過13.2),煙氣逆流長度均趨于穩(wěn)定;上游煙氣逆流長度隨著隧道縱向風速和豎井寬度的增加而減小;上游煙氣的逆流長度不受豎井高度變化的影響。
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U458
【圖文】：

武漢東湖,隧道

第 1 章緒論1.1 研究背景及意義.1.1 城市隧道發(fā)展隧道是一種埋置于地層內(nèi)的工程建筑物，是人為開發(fā)地下空間的產(chǎn)物。在改體、山區(qū)等特殊區(qū)域交通條件，緩解城市交通壓力等方面發(fā)揮了巨大作用，在外交通領域尤其是城市道路交通領域內(nèi)得到大量應用。近年來，我國隧道建設宏大，隧道發(fā)展日新月異，以公路隧道為例，每年新增通車里程都達到數(shù)百千米時 2 年，2015 年通車的武漢東湖隧道（如圖 1.1）全長 10.6 公里，是目前中長的城中湖隧道。截至 2017 年底，中國已建成公路隧道 16229 處，同比增.9%；公路隧道總里程突破了 1.5 萬公里，達到了 15285.1km[1]。2013-2017 年中路隧道數(shù)量和長度統(tǒng)計如圖 1.2 所示。

隧道,長度,公路隧道