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终南山特长公路隧道火灾模式下通风设计和控制技术研究

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声明

第1章绪论

1.1研究的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1隧道火灾的研究现状

1.2.2隧道火灾网络通风技术的研究现状

1.2.3防灾救援体系设计的研究现状

1.2.4存在的问题和不足

1.3依托的工程背景

1.4研究的主要内容

1.5研究方法和技术路线

1.5.1隧道火灾模型试验

1.5.2数值模拟

1.5.3论文章节安排

第2章火灾模式下的温度分布研究

2.1隧道火灾的过程

2.2火区最高温度研究

2.3隧道火灾温度纵向分布研究

2.3.1温度纵向分布规律的建立

2.3.2温度纵向分布规律的影响因素分析

2.3.3温度纵向分布的影响范围

2.4隧道火灾温度横向分布研究

2.5本章小结

第3章火灾隧道内的作用力研究

3.1压力的变化过程研究

3.2节流效应烟流阻力

3.3浮力效应烟流阻力(火风压)

3.4烟流的摩擦阻力

3.5火灾时的其它通风力

3.5.1主隧道自然通风力

3.5.2摩擦阻力和局部阻力

3.5.3射流风机的升压力

3.6本章小结

第4章火灾模式下的风流控制研究

4.1单体隧道火灾风流控制研究

4.2有横通道隧道火灾风流摔制研究

4.2.1横通道开启时的风流状态研究

4.2.2横通道风速的研究

4.2.3横通道隧道的风流组织研究

4.3多竖(斜)井隧道火灾风流控制研究

4.3.1火灾发生在排风区段的通风控制

4.3.2火灾发生在竖井间短道时的通风控制

4.3.3火灾发生在送风区段时的通风控制

4.3.4多竖井隧道火灾时的通风控制

4.4本章小结

第5章特长公路隧道火灾网络通风程序开发

5.1公路隧道网络通风基本理论

5.1.1通风网络形式及构成

5.1.2通风网络中风流流动基本规律

5.1.3隧道通风网络图形成

5.1.4复杂通风网络解算

5.2特长公路隧道火灾网络通风的设计方法

5.3特长公路隧道火灾网络通风程序设计

5.3.1程序开发流程

5.3.2程序实现

5.3.3程序验证

5.4秦岭终南山特长公路隧道火灾网络通风计算

5.5本章小结

第6章特长公路隧道火灾救援体系研究

6.1特长公路隧道火灾救援原则

6.2特长公路隧道火灾通风及行车方案

6.2.1火灾情况下的通风方案

6.2.2火灾情况下的行车方案

6.3特长公路隧道火灾救援组织

6.3.1火灾救援组成

6.3.2火灾控制顺序

6.4特长公路隧道火灾预案研究

6.4.1特长公路隧道防火区段划分

6.4.2火灾预案制定方法

6.4.3秦岭终南山特长公路隧道火灾预案制定

6.5公路隧道火灾消防系统

6.5.1公路隧道火灾消防系统组成

6.5.2特长公路隧道防火设施选择和设置

6.6本章小结

结 论

致 谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和参加的科研工作

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摘要

随着公路隧道里程的增加,隧道火灾的危险性也在增大。由于公路隧道火灾的巨大危害性,公路隧道的安全问题日益受到人们的关注。秦岭终南山特长公路隧道全长18020 m,双洞单向交通,采用多竖井送排风方式。无论是长度还是通风方式都与以往的隧道不同,因此对其进行火灾通风的研究就变得尤为必要。 鉴于此,论文以秦岭终南山特长公路隧道工程为背景,结合西部交通建设科技项目——秦岭终南山公路隧道综合技术研究防灾救援技术研究项目,采用理论分析结合模型试验和数值模拟的办法,对特长公路隧道的火灾模式下通风设计及控制技术进行了较深入系统的分析研究,并将研究成果运用于依托工程中,不但对秦岭终南山公路隧道的规划、设计、施工、营运有较大的技术支撑作用,而且对全国特长公路隧道通风、防灾救援技术具有重要的指导意义,也为规范修订积累资料。本论文的研究工作主要休现在以下几个方面: 1.通过对隧道火灾过程中某些条件的简化,建立了隧道内温度纵向下降的理论预测公式。通过列隧道围岩温度随时间变化的研究,得到了温度纵向分布计算中不稳定传热系数随烟流和围岩之间热交换过程变化的影响因素,引入烟流和隧道围岩的热交换系数,考虑到不稳定换热系数的时间影响因素,得到了温度纵向分布的时间和空间影响因素。 2.通过对隧道火灾时密度的分布,确定了火风压的计算公式。对于特长公路隧道,由于温度沿程变化明显,因此,根据不同区段的温度变化给出了特长公路隧道分段式的火风压计算公式和烟流摩擦阻力计算公式。 3.通过对单体隧道火灾通风控制的研究,确定了单体隧道火灾的临界风速为2-3m/s:在此基础上,通过试验研究的方法,首次明确提出了有横通道隧道发生火灾的情况下的通风控制;以及多竖井隧道存不同的火灾点化置的通风控制基准。 4.开发出“特长公路隧道火灾网络通风程序”计算软件,可自动完成特长公路隧道火灾情况下“各分支风量、风机数量”的计算,并对秦岭终南山特长公路隧道火灾通风进行了计算,得到了所有防火区段的风机布置,为隧道火灾预案的制定提供了计算上的依据。 5.确定了特长公路隧道火灾救援的总原则、救灾体系、防火分区及火灾预案制定方法,通过对隧道火灾的深入研究,论文以通风为基础,结合终南山特长公路隧道实例,制定了卡片式的火灾救援预案,建立了一套完整的通风控制体系,用以指导实际的救灾工作。

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