高速铁路特长隧道火灾模式下人员安全疏散可靠性研究

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在高速铁路隧道火灾模式下，人员疏散的安全性受到隧道结构参数、火灾三维发展特性和人员时空变化规律三者的影响，其影响因素的影响规律及程度等均存在随机性，因此，高速铁路隧道人员疏散的安全性存在不确定性。判断高速铁路隧道火灾模式下人员疏散是否安全，其判断标准主要由可用安全疏散时间和必需安全疏散时间决定，而对于高速铁路隧道的人员疏散可用安全疏散时间和必需安全疏散时间的确定以及安全可靠性的相关研究，目前还较缺乏。鉴于此，本文开展了高速铁路隧道火灾模式下人员疏散可用和必需安全疏散时间计算模型及安全可靠性的研究，对保障高速铁路隧道火灾模式下人员疏散的安全具有重要的理论价值及现实意义。本文采用模型试验、现场测试、理论推导、理论编程、数值模拟、资料调研等多种方法，对高速铁路特长隧道人员安全疏散可靠性的计算方法、火灾模式下的可用安全疏散时间和必需安全疏散时间的计算模型、人员安全疏散可靠性设计方法及工程应用等开展了深入研究，得到了如下主要结论：确定了人员安全疏散判断标准，并介绍了人员安全疏散可靠度指标及失效概率的计算方法；提出了基于正交试验设计的高速铁路特长隧道可用安全疏散时间随机模型确定方法及原理；明确了高速铁路特长隧道人员疏散特性及必需安全疏散时间的组成，建立了必需安全疏散时间的计算方法。揭示了高速铁路特长隧道防灾救援疏散设施的火灾烟流蔓延及温度分布变化规律，验证了三维火灾动态模拟技术计算结果的可靠性；提出了高速铁路特长隧道紧急救援站（隧道口紧急救援站、隧道内紧急救援站）、紧急出口、避难所的控烟模式；结合高速铁路隧道火源、结构、控烟模式及排烟量等设计参数对烟气蔓延的影响，建立了紧急救援站、紧急出口、避难所可用安全疏散时间随机模型。探明了火灾模式下高速铁路特长隧道紧急救援站（隧道口紧急救援站、隧道内紧急救援站）、紧急出口、避难所的人员疏散模式、疏散速度及时间等变化规律特性，获得了疏散人员在火灾隧道内的疏散速度、性别年龄组成比例等基础参数；结合高速铁路特长隧道人员疏散时间组成、人员空间分布形式以及隧道结构参数，建立了紧急救援站、紧急出口、避难所人员必需安全疏散时间预测模型；综合考虑火灾模式下人员疏散恐慌心理对疏散速度的影响，获得了恐慌心理下单个人员疏散速度的增大系数，提出了火灾模式下影响人群疏散效率的恐慌系数取值范围及标准。基于人员安全疏散准则建立了紧急救援站、紧急出口、避难所处人员安全疏散的可靠度分析模型；建立了基于概率可靠度和分项系数法的高速铁路隧道紧急救援站控烟设计方法；运用一次二阶矩法和蒙特卡罗法基本思想，计算了紧急救援站（排烟与不排烟两种模式）以及紧急出口（避难所）处的人员安全疏散可靠度指标和失效概率，提出了基于人员安全疏散可靠度和分项系数法的高速铁路特长隧道防灾救援疏散设施结构及控烟参数设计方法。

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作者
李琦;
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作者单位

西南交通大学;

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授予单位西南交通大学;
学科桥梁与隧道工程
授予学位博士
导师姓名王明年;
年度 2017
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类环境质量分析与评价;隧道工程;
关键词
高速; 铁路特长隧道; 火灾模式; 人员安全疏散;

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