傾斜隧道火災(zāi)時(shí)高溫?zé)煔饬髀犹卣餮芯?/h1>
2016-11-16 08:07:39苑香剛
城市道橋與防洪 2016年6期
苑香剛
（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海市 200433）
傾斜隧道火災(zāi)時(shí)高溫?zé)煔饬髀犹卣餮芯?/p>
苑香剛
（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海市 200433）
利用FDS數(shù)值計(jì)算手段，針對(duì)傾斜隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)的環(huán)境場進(jìn)行數(shù)值模擬。通過分析火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)煙氣蔓延規(guī)律、溫度分布，以及能見度變化特征，研究隧道傾斜段對(duì)火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)環(huán)境場的影響。結(jié)果表明：隧道坡段的存在對(duì)高溫?zé)煔獾穆印囟?，以及能見度具有較大的影響，并且給隧道內(nèi)人員的疏散逃生帶來新的問題。
隧道火災(zāi)；煙氣蔓延；溫度分布；能見度；傾斜隧道
0 引言
隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，產(chǎn)生大量的熱與濃烈的煙氣，受到隧道結(jié)構(gòu)的限制，高溫?zé)煔饬髟跓岣×Φ尿?qū)動(dòng)下將迅速積聚在隧道頂部，并沿隧道縱向方向蔓延［1］。對(duì)于隧道有坡度的情況下，坡度產(chǎn)生的煙囪效應(yīng)使得煙氣沿隧道的沿縱向，以及沉降蔓延更加復(fù)雜［2］，尤其是沿上坡方向，煙氣的蔓延更加劇烈，并且會(huì)對(duì)下坡方向的煙氣蔓延造成一定影響，使得人員在逃生過程中需要判斷出正確的路徑。
趙望達(dá)等［3］以獅子洋隧道為背景利用FDS研究了隧道坡度對(duì)火災(zāi)的影響，得出隧道坡度對(duì)煙氣蔓延的影響隨著隧道坡度增大而增大，而且存在臨界突變，并且煙氣蔓延至最大又存在回流現(xiàn)象。趙建賀［4］通過小尺寸及中尺寸傾斜通道火災(zāi)實(shí)驗(yàn)，以及FDS數(shù)值計(jì)算對(duì)隧道內(nèi)溫度分布及煙氣蔓延進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)煙氣溫度沿傾斜通道縱向呈冪指數(shù)衰減。趙紅莉等［5］研究了隧道坡度對(duì)煙氣流縱向分布，以及最高溫度的影響，研究結(jié)果表明隧道的坡度對(duì)隧道坡度上下游溫度分布都有影響，既有可能加速火災(zāi)的燃燒，也有可能降低隧道內(nèi)的溫度。前人對(duì)隧道坡度影響煙氣蔓延的影響已有研究，但受到坡度大小的限制，以及研究內(nèi)容的不同，隧道坡度對(duì)煙氣蔓延、溫度分布的影響仍需進(jìn)一步進(jìn)行研究。
本文針對(duì)大坡度5%市政隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣蔓延、特征高度的溫度、能見度進(jìn)行研究。以某隧道工程為依托，利用CFD-FDS數(shù)值計(jì)算的手段對(duì)發(fā)生在隧道坡段的火災(zāi)進(jìn)行仿真模擬，通過對(duì)隧道內(nèi)煙氣蔓延、溫度場分布及能見度變化的研究，揭示隧道出入口坡段發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隧道內(nèi)環(huán)境場的變化，為隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙氣的控制及人員疏散逃生提供參考和理論依據(jù)。
1 隧道模型及參數(shù)
1.1隧道模型及網(wǎng)格劃分
以某道路盾構(gòu)隧道為研究對(duì)象，該隧道直徑為10.36 m，長543 m，行車道凈高為6.66 m。入口處下坡坡度為4.95%，長約180 m；出口處上坡坡度為4.9%，長約170 m；中間段為1%的上坡連接入口與出口坡段。該項(xiàng)研究以實(shí)際工程尺寸進(jìn)行建模，研究實(shí)際隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙氣及溫度、能見度的變化。為了降低計(jì)算時(shí)間成本，將隧道簡化為直墻拱形，隧道模型如圖1所示。
圖1 隧道建模示意圖
隧道模型尺寸：凈寬x=10.36 m，縱向長y=543 m，凈高z=6.66 m；
網(wǎng)格尺寸為：x方向0.5 m，y方向0.5 m，z方向0.5 m，該網(wǎng)格既可以保證計(jì)算穩(wěn)定，也不需太長的計(jì)算時(shí)間。
1.2火源設(shè)定
根據(jù)《道路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，建議的火災(zāi)熱釋放率（HRR）：對(duì)于小轎車取3～5 WM；對(duì)于長途汽車或公交車取20～30 MW［6］?？紤]道路隧道內(nèi)的實(shí)際通行情況，主要以小汽車和公交車為主，選取20 MW作為火源的熱釋放速率模擬公交車火災(zāi)?；鹪礋後尫潘俾什捎霉剑?］：
式中：α為火災(zāi)熱釋放率增長系數(shù)，取0.187 5；t為火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間，當(dāng)時(shí)間為320 s左右時(shí)達(dá)到最大火災(zāi)熱釋放率20 MW，文中取900 s作為計(jì)算時(shí)間。
火源尺寸簡化為6 m、2 m、1 m的長方體［8］。環(huán)境初始溫度為20℃，壓強(qiáng)為1.0 atm。
1.3火源位置
針對(duì)隧道兩個(gè)不同位置的火災(zāi)進(jìn)行考慮，分別為隧道坡段位置及隧道的中間位置，即隧道洞口以內(nèi)100 m的位置及270 m的位置。隧道坡段中間位置可以推廣至入口的下坡段或是出口的上坡段，火源位置示意圖如圖2（a）、（b）所示。
圖2 隧道火源位置示意圖
2 計(jì)算結(jié)果與分析
2.1煙氣蔓延規(guī)律
通過FDS對(duì)隧道火災(zāi)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，模擬煙氣在隧道內(nèi)的蔓延情況，初步得出煙氣的蔓延規(guī)律。該項(xiàng)目研究分別選取隧道發(fā)生火災(zāi)至達(dá)到穩(wěn)定階段的特征時(shí)刻100 s、300 s、500 s、900 s，圖3（a）、（b）分別為工況一和工況二下隧道火災(zāi)的蔓延特征。
圖3 隧道火災(zāi)典型時(shí)刻煙氣蔓延圖
由圖3（a）可見，當(dāng)隧道坡段發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隧道內(nèi)的煙氣蔓延與水平隧道火災(zāi)時(shí)的煙氣蔓延存在較大的差別。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在坡段時(shí)，在相同時(shí)間內(nèi)沿上坡方向煙氣蔓延的距離較長，即蔓延速度較快。在熱浮力作用，以及“煙囪效應(yīng)”下，大量的煙氣沿隧道坡段上坡方向蔓延，而在隧道下坡方向煙氣僅蔓延一定的距離，之后便達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，不再繼續(xù)蔓延。究其原因，一方面煙氣在下坡段其蔓延方向與熱浮力向上的驅(qū)動(dòng)作用相反，導(dǎo)致其蔓延速度降低；另一方面，上坡方向的煙氣在煙囪作用下形成低壓區(qū)，對(duì)下坡段煙氣存在“抽吸”作用，在某些情況下甚至出現(xiàn)“回流”［4］。由圖3（b）可知，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在隧道中間位置時(shí)，火災(zāi)初期由于坡度較小（1.0%），煙氣呈對(duì)稱蔓延，當(dāng)隨著持續(xù)時(shí)間的增加，右側(cè)煙氣蔓延明顯大于左側(cè)煙氣蔓延并先于側(cè)煙氣提前擴(kuò)散至洞口，說明雖然只有1.0%的坡度，對(duì)煙氣的蔓延作用依然較大。由圖3（a）和（b）可見，坡度的存在可加快煙氣的下沉，導(dǎo)致隧道空間內(nèi)能見度降低。
此外，由圖3（a）可知，當(dāng)隧道坡段發(fā)生火災(zāi)時(shí)，下坡段的煙氣在沒有通風(fēng)作用下便可被控制在一定范圍。當(dāng)人員處于下坡段時(shí)，由于趨光心理，人們往往會(huì)選擇洞口方向的逃生，此工況下洞口方向并非最佳逃生路線，因此需要在隧道內(nèi)布置智能疏散標(biāo)識(shí)，引導(dǎo)人們正確逃生。
2.2隧道內(nèi)溫度分布規(guī)律
隧道環(huán)境溫度是發(fā)生火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)重要的指標(biāo)之一，當(dāng)溫度過高時(shí)，人員會(huì)因?yàn)殚L時(shí)間炙烤燒傷、脫水甚至死亡，一般以2 m高處溫度超過60℃，便認(rèn)為該位置處于危險(xiǎn)狀態(tài)。圖4（a）、（b）和圖5（a）、（b）分別為工況一和工況二火源兩側(cè)隧道內(nèi)2 m高溫度縱向分布圖，圖4（b）中由于煙氣僅蔓延至150 m左右，因此200 m后溫度未在圖中表達(dá)，為20℃。
由圖4（a）、（b）中火源兩側(cè)隧道2 m高處的溫度分布可知，在火源附近溫度較高，隨著距火源距離的增加，溫度逐漸減低［9］。而圖4（a）中距火源70 m后的溫度增加主要是因?yàn)闊煔膺_(dá)到洞口后，上層煙氣在下部空氣的邊界面存在回流，導(dǎo)致熱量積聚，溫度升高。此外，上坡段2 m高處的溫度明顯大于下坡段，原因與上述煙氣在“煙囪作用”下蔓延一致。
由圖5（a）可知，煙氣在蔓延過程中先經(jīng)過一段約90 m長，坡度為1%的下坡段，然后經(jīng)歷180 m長的上坡段，在蔓延過程中溫度先升高后降低，主要是因?yàn)樵诮?jīng)歷1.0%的下坡段時(shí)煙氣在此段積聚，且蔓延速度降低，煙氣下沉，導(dǎo)致溫度升高。而在150 m左右時(shí)溫度反而降低，可能是因?yàn)殡S著距離的增大，煙氣蔓延速度較慢，但下沉量減少，在此段隧道下部煙氣積聚較少。而圖5（b）溫度變化規(guī)律與圖4（a）類似。
圖4 工況一，隧道縱向溫度分布圖
圖5 工況二，隧道縱向溫度分布圖
2.3隧道內(nèi)能見度變化
煙氣會(huì)導(dǎo)致隧道內(nèi)能見度的減低，當(dāng)煙氣下沉至人員高度時(shí)，較低的能見度不僅影響人員視線，增加逃生的困難，還會(huì)引起人們的心理恐慌。圖6（a）、（b）分別為工況一和工況二隧道內(nèi)能見度的變化。
圖6 隧道內(nèi)能見度變化圖示
由圖6可知，當(dāng)火源位于隧道坡段上時(shí)，除火源位置處能見度較低外，火源兩側(cè)2m高處的能見度均較好，人員逃生視線基本不受影響。工況二中，當(dāng)火源位于隧道中間時(shí)，火源右側(cè)隧道能見度隨著距離增大而降低，而左側(cè)能見度隨距離的增大先降低后升高。出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因主要與煙氣蔓延的規(guī)律、溫度分布規(guī)律一致，在此不再贅述。
3 結(jié) 論
通過對(duì)隧道坡段火災(zāi)，以及帶坡段隧道中間火災(zāi)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并分析了坡段的存在對(duì)隧道火災(zāi)煙氣蔓延、溫度分布的影響，得出以下結(jié)論：
（1）隧道2 m特征高度處煙氣蔓延、溫度分布及能見度變化具有相似的規(guī)律，煙氣的分布決定了溫度和能見度的變化。
（2）坡段的存在影響隧道內(nèi)煙氣的蔓延、溫度的分布及能見度的變化。在上坡方向，由于“煙囪作用”，會(huì)導(dǎo)致大量煙氣從上坡方向的洞口排出，并且“抽吸”下坡處的煙氣，控制下坡處煙氣的蔓延，并且提高隧道內(nèi)能見度、降低溫度。
（3）坡段發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于大量煙氣從上坡段洞口排出，火源下坡段環(huán)境相對(duì)較好，但由于人員在緊急情況下的趨光心理，會(huì)導(dǎo)致選擇錯(cuò)誤的逃生路徑，因此需輔以智能廣播系統(tǒng)引導(dǎo)人員逃生。
（4）當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在隧道中間位置，煙氣蔓延至下坡段時(shí)，會(huì)降低煙氣蔓延的速度，并且導(dǎo)致煙氣的積聚，使得隧道內(nèi)溫度升高，能見度降低，影響人員的逃生。
［1］Delichatsios M A.The flow of fire gases under a beamed ceiling［J］. Combustion and Flame，1981，（43）：1-10.
［2］周延.隧道及網(wǎng)絡(luò)火災(zāi)中的熱動(dòng)力現(xiàn)象研究［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2006
［3］趙望達(dá)，李洪.坡度對(duì)隧道火災(zāi)影響的數(shù)值模擬研究［J］.消防科學(xué)與技術(shù)，2009，28（2）:83-86.
［4］趙建賀.長通道內(nèi)熱浮力驅(qū)動(dòng)流流動(dòng)特征研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2012.
［5］趙紅莉，徐志勝，李洪，等.坡度對(duì)隧道火災(zāi)煙氣溫度分布的影響［J］.中南大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，44（10）:4257-4263.
［6］DG-TJ08-2033-2008，道路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.
［7］王志剛，倪照鵬，等.設(shè)計(jì)火災(zāi)時(shí)火災(zāi)熱釋放速率曲線的確定［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2004，4（6）:50-54.
U458
A
1009-7716（2016）06-0283-03
2016-03-29
上海市科委項(xiàng)目（15DZ1203902）
苑香剛（1983-），男，遼寧興城人，工程師，項(xiàng)目總工程師，從事市政、房建結(jié)構(gòu)土建施工技術(shù)工作。
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苑香剛
（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海市 200433）
傾斜隧道火災(zāi)時(shí)高溫?zé)煔饬髀犹卣餮芯?/p>
苑香剛
（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海市 200433）
利用FDS數(shù)值計(jì)算手段，針對(duì)傾斜隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)的環(huán)境場進(jìn)行數(shù)值模擬。通過分析火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)煙氣蔓延規(guī)律、溫度分布，以及能見度變化特征，研究隧道傾斜段對(duì)火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)環(huán)境場的影響。結(jié)果表明：隧道坡段的存在對(duì)高溫?zé)煔獾穆印囟?，以及能見度具有較大的影響，并且給隧道內(nèi)人員的疏散逃生帶來新的問題。
隧道火災(zāi)；煙氣蔓延；溫度分布；能見度；傾斜隧道
0 引言
隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，產(chǎn)生大量的熱與濃烈的煙氣，受到隧道結(jié)構(gòu)的限制，高溫?zé)煔饬髟跓岣×Φ尿?qū)動(dòng)下將迅速積聚在隧道頂部，并沿隧道縱向方向蔓延［1］。對(duì)于隧道有坡度的情況下，坡度產(chǎn)生的煙囪效應(yīng)使得煙氣沿隧道的沿縱向，以及沉降蔓延更加復(fù)雜［2］，尤其是沿上坡方向，煙氣的蔓延更加劇烈，并且會(huì)對(duì)下坡方向的煙氣蔓延造成一定影響，使得人員在逃生過程中需要判斷出正確的路徑。
趙望達(dá)等［3］以獅子洋隧道為背景利用FDS研究了隧道坡度對(duì)火災(zāi)的影響，得出隧道坡度對(duì)煙氣蔓延的影響隨著隧道坡度增大而增大，而且存在臨界突變，并且煙氣蔓延至最大又存在回流現(xiàn)象。趙建賀［4］通過小尺寸及中尺寸傾斜通道火災(zāi)實(shí)驗(yàn)，以及FDS數(shù)值計(jì)算對(duì)隧道內(nèi)溫度分布及煙氣蔓延進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)煙氣溫度沿傾斜通道縱向呈冪指數(shù)衰減。趙紅莉等［5］研究了隧道坡度對(duì)煙氣流縱向分布，以及最高溫度的影響，研究結(jié)果表明隧道的坡度對(duì)隧道坡度上下游溫度分布都有影響，既有可能加速火災(zāi)的燃燒，也有可能降低隧道內(nèi)的溫度。前人對(duì)隧道坡度影響煙氣蔓延的影響已有研究，但受到坡度大小的限制，以及研究內(nèi)容的不同，隧道坡度對(duì)煙氣蔓延、溫度分布的影響仍需進(jìn)一步進(jìn)行研究。
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1 隧道模型及參數(shù)
1.1隧道模型及網(wǎng)格劃分
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圖1 隧道建模示意圖
隧道模型尺寸：凈寬x=10.36 m，縱向長y=543 m，凈高z=6.66 m；
網(wǎng)格尺寸為：x方向0.5 m，y方向0.5 m，z方向0.5 m，該網(wǎng)格既可以保證計(jì)算穩(wěn)定，也不需太長的計(jì)算時(shí)間。
1.2火源設(shè)定
根據(jù)《道路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，建議的火災(zāi)熱釋放率（HRR）：對(duì)于小轎車取3～5 WM；對(duì)于長途汽車或公交車取20～30 MW［6］?？紤]道路隧道內(nèi)的實(shí)際通行情況，主要以小汽車和公交車為主，選取20 MW作為火源的熱釋放速率模擬公交車火災(zāi)?；鹪礋後尫潘俾什捎霉剑?］：
式中：α為火災(zāi)熱釋放率增長系數(shù)，取0.187 5；t為火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間，當(dāng)時(shí)間為320 s左右時(shí)達(dá)到最大火災(zāi)熱釋放率20 MW，文中取900 s作為計(jì)算時(shí)間。
火源尺寸簡化為6 m、2 m、1 m的長方體［8］。環(huán)境初始溫度為20℃，壓強(qiáng)為1.0 atm。
1.3火源位置
針對(duì)隧道兩個(gè)不同位置的火災(zāi)進(jìn)行考慮，分別為隧道坡段位置及隧道的中間位置，即隧道洞口以內(nèi)100 m的位置及270 m的位置。隧道坡段中間位置可以推廣至入口的下坡段或是出口的上坡段，火源位置示意圖如圖2（a）、（b）所示。
圖2 隧道火源位置示意圖
2 計(jì)算結(jié)果與分析
2.1煙氣蔓延規(guī)律
通過FDS對(duì)隧道火災(zāi)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，模擬煙氣在隧道內(nèi)的蔓延情況，初步得出煙氣的蔓延規(guī)律。該項(xiàng)目研究分別選取隧道發(fā)生火災(zāi)至達(dá)到穩(wěn)定階段的特征時(shí)刻100 s、300 s、500 s、900 s，圖3（a）、（b）分別為工況一和工況二下隧道火災(zāi)的蔓延特征。
圖3 隧道火災(zāi)典型時(shí)刻煙氣蔓延圖
由圖3（a）可見，當(dāng)隧道坡段發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隧道內(nèi)的煙氣蔓延與水平隧道火災(zāi)時(shí)的煙氣蔓延存在較大的差別。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在坡段時(shí)，在相同時(shí)間內(nèi)沿上坡方向煙氣蔓延的距離較長，即蔓延速度較快。在熱浮力作用，以及“煙囪效應(yīng)”下，大量的煙氣沿隧道坡段上坡方向蔓延，而在隧道下坡方向煙氣僅蔓延一定的距離，之后便達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，不再繼續(xù)蔓延。究其原因，一方面煙氣在下坡段其蔓延方向與熱浮力向上的驅(qū)動(dòng)作用相反，導(dǎo)致其蔓延速度降低；另一方面，上坡方向的煙氣在煙囪作用下形成低壓區(qū)，對(duì)下坡段煙氣存在“抽吸”作用，在某些情況下甚至出現(xiàn)“回流”［4］。由圖3（b）可知，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在隧道中間位置時(shí)，火災(zāi)初期由于坡度較小（1.0%），煙氣呈對(duì)稱蔓延，當(dāng)隨著持續(xù)時(shí)間的增加，右側(cè)煙氣蔓延明顯大于左側(cè)煙氣蔓延并先于側(cè)煙氣提前擴(kuò)散至洞口，說明雖然只有1.0%的坡度，對(duì)煙氣的蔓延作用依然較大。由圖3（a）和（b）可見，坡度的存在可加快煙氣的下沉，導(dǎo)致隧道空間內(nèi)能見度降低。
此外，由圖3（a）可知，當(dāng)隧道坡段發(fā)生火災(zāi)時(shí)，下坡段的煙氣在沒有通風(fēng)作用下便可被控制在一定范圍。當(dāng)人員處于下坡段時(shí)，由于趨光心理，人們往往會(huì)選擇洞口方向的逃生，此工況下洞口方向并非最佳逃生路線，因此需要在隧道內(nèi)布置智能疏散標(biāo)識(shí)，引導(dǎo)人們正確逃生。
2.2隧道內(nèi)溫度分布規(guī)律
隧道環(huán)境溫度是發(fā)生火災(zāi)時(shí)隧道內(nèi)重要的指標(biāo)之一，當(dāng)溫度過高時(shí)，人員會(huì)因?yàn)殚L時(shí)間炙烤燒傷、脫水甚至死亡，一般以2 m高處溫度超過60℃，便認(rèn)為該位置處于危險(xiǎn)狀態(tài)。圖4（a）、（b）和圖5（a）、（b）分別為工況一和工況二火源兩側(cè)隧道內(nèi)2 m高溫度縱向分布圖，圖4（b）中由于煙氣僅蔓延至150 m左右，因此200 m后溫度未在圖中表達(dá)，為20℃。
由圖4（a）、（b）中火源兩側(cè)隧道2 m高處的溫度分布可知，在火源附近溫度較高，隨著距火源距離的增加，溫度逐漸減低［9］。而圖4（a）中距火源70 m后的溫度增加主要是因?yàn)闊煔膺_(dá)到洞口后，上層煙氣在下部空氣的邊界面存在回流，導(dǎo)致熱量積聚，溫度升高。此外，上坡段2 m高處的溫度明顯大于下坡段，原因與上述煙氣在“煙囪作用”下蔓延一致。
由圖5（a）可知，煙氣在蔓延過程中先經(jīng)過一段約90 m長，坡度為1%的下坡段，然后經(jīng)歷180 m長的上坡段，在蔓延過程中溫度先升高后降低，主要是因?yàn)樵诮?jīng)歷1.0%的下坡段時(shí)煙氣在此段積聚，且蔓延速度降低，煙氣下沉，導(dǎo)致溫度升高。而在150 m左右時(shí)溫度反而降低，可能是因?yàn)殡S著距離的增大，煙氣蔓延速度較慢，但下沉量減少，在此段隧道下部煙氣積聚較少。而圖5（b）溫度變化規(guī)律與圖4（a）類似。
圖4 工況一，隧道縱向溫度分布圖
圖5 工況二，隧道縱向溫度分布圖
2.3隧道內(nèi)能見度變化
煙氣會(huì)導(dǎo)致隧道內(nèi)能見度的減低，當(dāng)煙氣下沉至人員高度時(shí)，較低的能見度不僅影響人員視線，增加逃生的困難，還會(huì)引起人們的心理恐慌。圖6（a）、（b）分別為工況一和工況二隧道內(nèi)能見度的變化。
圖6 隧道內(nèi)能見度變化圖示
由圖6可知，當(dāng)火源位于隧道坡段上時(shí)，除火源位置處能見度較低外，火源兩側(cè)2m高處的能見度均較好，人員逃生視線基本不受影響。工況二中，當(dāng)火源位于隧道中間時(shí)，火源右側(cè)隧道能見度隨著距離增大而降低，而左側(cè)能見度隨距離的增大先降低后升高。出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因主要與煙氣蔓延的規(guī)律、溫度分布規(guī)律一致，在此不再贅述。
3 結(jié) 論
通過對(duì)隧道坡段火災(zāi)，以及帶坡段隧道中間火災(zāi)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并分析了坡段的存在對(duì)隧道火災(zāi)煙氣蔓延、溫度分布的影響，得出以下結(jié)論：
（1）隧道2 m特征高度處煙氣蔓延、溫度分布及能見度變化具有相似的規(guī)律，煙氣的分布決定了溫度和能見度的變化。
（2）坡段的存在影響隧道內(nèi)煙氣的蔓延、溫度的分布及能見度的變化。在上坡方向，由于“煙囪作用”，會(huì)導(dǎo)致大量煙氣從上坡方向的洞口排出，并且“抽吸”下坡處的煙氣，控制下坡處煙氣的蔓延，并且提高隧道內(nèi)能見度、降低溫度。
（3）坡段發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于大量煙氣從上坡段洞口排出，火源下坡段環(huán)境相對(duì)較好，但由于人員在緊急情況下的趨光心理，會(huì)導(dǎo)致選擇錯(cuò)誤的逃生路徑，因此需輔以智能廣播系統(tǒng)引導(dǎo)人員逃生。
（4）當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在隧道中間位置，煙氣蔓延至下坡段時(shí)，會(huì)降低煙氣蔓延的速度，并且導(dǎo)致煙氣的積聚，使得隧道內(nèi)溫度升高，能見度降低，影響人員的逃生。
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U458
A
1009-7716（2016）06-0283-03
2016-03-29
上海市科委項(xiàng)目（15DZ1203902）
苑香剛（1983-），男，遼寧興城人，工程師，項(xiàng)目總工程師，從事市政、房建結(jié)構(gòu)土建施工技術(shù)工作。
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