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原文传递纵向风下不同排烟沉管隧道火灾烟气特性和人员疏散研究

论文题名：	纵向风下不同排烟沉管隧道火灾烟气特性和人员疏散研究
关键词：	沉管隧道;隧道火灾;纵向通风;排烟方式;人员疏散;疏散路径优化
摘要：	在交通强国战略和“一带一路”倡议的推动实施下，我国公路隧道蓬勃发展，海底沉管隧道也被逐渐多地应用在交通建设中。随着沉管隧道通风技术发展，在火灾发生后不再是单一排烟方式进行排烟，往往加入纵向风协同以达到快速控制烟气的效果，因而在纵向风作用下各排烟方式烟气流动特性和人员疏散安全性值得研究。本文参考港珠澳大桥沉管隧道结构，构建了火灾模型，以排烟方式及纵向风速作为改变量，对纵向风加入后顶部排烟、侧壁排烟和侧壁+挡烟垂壁三种排烟方式的沉管隧道火灾烟气特性规律和排烟效率进行研究。以人眼高度温度、CO浓度、能见度变化情况，结合人员安全疏散的环境控制标准，确定不同纵向风速下，侧壁、侧壁+垂壁、顶部排烟沉管隧道可用安全疏散时间。利用仿真模拟和理论计算方法计算必需安全疏散时间，并进行比较，分析差异性，并对各工况人员疏散安全性进行评价。对不同年龄层人员运动特征数据进行调研，建立沉管隧道人员自由疏散模型，研究自由疏散沉管隧道火灾人员疏散特征，并提出优化方案。主要研究结论如下：　　（1）在没有纵向通风时，侧壁排烟对烟气的竖向控制最好，烟气层厚度最小；侧壁+垂壁排烟对烟气的竖向控制最差，烟气层厚度最大。侧壁排烟对烟气的纵向控制较差，烟气蔓延速度最快。垂壁的加设可以有效缓解侧壁排烟对烟气纵向控制不足的问题。顶部排烟对烟气的纵向控制最好。　　（2）在纵向风加入后，侧壁排烟的截面温度、可见度、CO浓度竖向分布变广，烟气层厚度增加，纵向蔓延速度减缓。对侧壁+垂壁排烟作用效果不明显。在纵向风速较低时，纵向风加入可以使得顶部排烟的截面温度、可见度、CO浓度竖向分布变小。顶部排烟最早出现烟气的回流。　　（3）在沉管隧道建设中，顶部排烟沉管隧道排烟效率最高，侧壁+垂壁排烟沉管隧道次之，侧壁排烟沉管隧道排烟效率最低。纵向风的加入会大大提高侧壁排烟排烟效率。但会导致顶部排烟和侧壁+垂壁排烟沉管隧道排烟效率下降，顶部排烟下降明显。　　（4）由于软件模拟无法真实反映受灾人员心理状态和火灾发生时实际逃生状态，Pathfinder模拟得到的人员逃生行动时间比数学模型理论计算得到的人员逃生行动时间要小。　　（5）自由疏散使疏散人员向最近的疏散门运动，在畅流时可以快速疏散人群。但自由疏散模式导致火源附近疏散门疏散压力大，人员大量聚集，危险系数高。　　（6）向上游疏散模式可以有效地解决自由疏散火源附近疏散门人流量大，等待时间长的问题，提高了火源附近疏散门人员安全性。但由于疏散人员向上游疏散门聚集造成隧道中部部分疏散门人流量增多，人员逃生行动时间增大。所以改变路径后隧道整体人员逃生行动时间没有明显地减少。
作者：	宗鹏飞
专业：	交通运输
导师：	鲁浈浈;李林杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023