基于溫度和CO影響下的公路隧道火災(zāi)人員逃生研究.pdf

1、在研究隧道防災(zāi)、救災(zāi)、以及人員逃生時，火災(zāi)的初始增長階段對于確定隧道內(nèi)的溫度增長、煙霧擴散、人員逃生以及救援位置是非常重要的。在隧道火災(zāi)中，人員除了要遭受高溫氣體對呼吸道的傷害，還要受到火災(zāi)產(chǎn)生的有害氣體的傷害。目前，國內(nèi)外在研究失火隧道內(nèi)溫度、煙氣生成等參數(shù)時，大多針對不同的火災(zāi)場景給出了恒定的熱釋放率，這樣雖然能夠簡化計算，使結(jié)果偏于安全，但是無法模擬出火災(zāi)增長和衰減的實際過程。另外，在研究人員逃生時，不少文獻(xiàn)只是采用了恒定的溫度和

2、CO濃度的逃生條件，顯然也存在瑕疵。
　　 本文首先參考了國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，在分析目前國際上多種熱釋放函數(shù)優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，以長安大學(xué)楊濤給出的火災(zāi)熱釋放函數(shù)為基礎(chǔ)，采用數(shù)值模擬方法，研究了不同環(huán)境風(fēng)速和不同火災(zāi)規(guī)模時公路隧道的火災(zāi)溫度場和煙霧濃度場。
　　 其次，在文獻(xiàn)提出的的修正克拉尼溫度逃生條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)火災(zāi)煙霧中一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、氰化氫等對人體的傷害機理，將FED失能模型作為隧道火災(zāi)時有害氣體逃生條件

3、，首次將溫度和煙霧對人員的共同傷害引入隧道火災(zāi)的逃生中。
　　 再次，以廈門翔安海底公路隧道為對象，采用數(shù)值模擬方法，詳細(xì)地研究了隧道火災(zāi)發(fā)生后，在不同入口風(fēng)速、不同火災(zāi)規(guī)模、不同火源位置以及射流風(fēng)機、橫通道、豎井的開啟時的隧道內(nèi)的壓力分布、流場分布、溫度場分布以及煙霧濃度場分布，得出了火災(zāi)時隧道內(nèi)不同區(qū)域溫度和煙霧的傳播分布規(guī)律。最后，根據(jù)人員極限忍受溫度與忍受有害氣體的時間，給出了不同隧道風(fēng)速、不同火災(zāi)規(guī)模時隧道內(nèi)人員逃生的

4、區(qū)域和可安全逃生的距離。
　　 本文的主要結(jié)論有：
　　 (1)首次同時考慮溫度和有害氣體對人體的傷害，并將其應(yīng)用在隧道火災(zāi)的逃生研究中；
　　 (2)選擇包含時間變化的熱釋放函數(shù)，采用數(shù)值模擬方法研究不同情況時隧道內(nèi)的溫度場和煙霧場，得到如下結(jié)論：
　　 ①同一時刻各特征點的溫度隨火源距離的增加而降低，且降低的幅度是逐漸減小的。隧道內(nèi)除火源處外，其他特征點的最高溫度都出現(xiàn)在較晚的時刻，與火源處最高溫度的

5、出現(xiàn)時間相比，有一個時間延遲；
　　 ②火災(zāi)發(fā)生后，隧道內(nèi)縱向溫度分布呈三段式分布特征：在火區(qū)下游開始一小段距離范圍內(nèi)，溫度明顯低于分布在兩側(cè)的“兩側(cè)高溫段”的溫度。隨后接下來的一段距離發(fā)展為中心區(qū)域溫度比兩側(cè)溫度稍高些的“中心高溫段”。最后剩下的至出口范圍溫度分布才趨于均勻的“均勻段”；
　　 ③針對廈門翔安海底隧道而言，當(dāng)火災(zāi)規(guī)模為20MW時，應(yīng)取不小于3m/s的火災(zāi)控制風(fēng)速，當(dāng)火災(zāi)規(guī)模為30MW時，應(yīng)取不小于4m/