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水下矩形大断面超长公路隧道火灾人员疏散模型研究
| 论文题名： | 水下矩形大断面超长公路隧道火灾人员疏散模型研究 |
| 关键词： | 隧道火灾;数值模拟;火灾危险指标;隧道区间;人员疏散 |
| 摘要： | 近年来，越来越多的水下高速公路隧道正在规划与建设，以适应我国社会经济快速发展。水下多车道高速公路隧道多采用矩形大断面形式，使得火灾时人员疏散问题更加特殊和突出。因此，有必要开展矩形大断面水下公路隧道火灾人员疏散研究，以降低火灾时产生的危险因素对疏散过程中人员的伤害。 本文通过研究矩形大断面水下隧道烟雾场、温度场和CO浓度场蔓延分布规律，分析研究了能见度、温度、CO三类危险指标对隧道人员逃生的影响，建立了矩形大断面水下隧道人员疏散模型。利用PyroSim软件仿真模拟了1：1足尺寸隧道模型在不同火灾规模和纵向风速影响下的火灾工况；设计了隧道内烟雾场、温度场和CO浓度在人体特征高度处的火灾特性危险指标阈值，分析对比了三者在隧道空间的蔓延分布，划分了基于能见度、高温环境和CO浓度的隧道人员疏散区间。分析了能见度和区间人流密度对人员疏散速度的影响，提出了矩形大断面水下隧道人员疏散区间模型，结合隧道人员疏散时间模型。最后，以某特定火灾工况为例，进行了隧道内逃生区人员疏散和逃生口拥堵情况分析，补充了逃生口拥堵时间影响，得到隧道人行疏散区间和最优逃生口设置间距，对隧道火灾工况下人员疏散提供科学指导。结论如下： （1）火灾规模越大，火源处温度和CO浓度越高，能见度越低。纵向风速能够提高人员疏散时能见度，降低隧道内温度和CO浓度，为人员疏散提供更多可利用时间。 （2）对比三类危险指标造成区间状态的动态变化可得，区间变化受CO浓度指标影响最大，受温度指标影响最小。隧道内烟雾和CO浓度数值随时间增长，存在“累积效应”，火灾发展时间越长，危险指标数值对疏散人员影响越大；温度隧道内部环境存在热量交换，火源上下游20m范围以外温度衰减剧烈，温度趋近于外界温度。 （3）本文提出了有无纵向风速影响下的隧道人员疏散区间模型，以某矩形大断面水下隧道为依托，划分特定火灾工况下人员疏散区间，得到人流速度为0.52m/s或疏散口流率为1.3人/s时，疏散时会产生拥堵现象，建议逃生口间距设置130m为最优。 研究成果对指导水下隧道火灾时人员疏散方案设计具有理论参考价值，可为同类工程设计提供相应的火灾疏散方案。 |
| 作者： | 姚运良 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 郑晅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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