[发明专利]一种一端封堵隧道竖井自然排烟系统竖井长度的确定方法

说明书

发明提供一种一端封堵隧道竖井自然排烟系统竖井长度的方法。该方法通过Pyro Sim软件建立封堵隧道竖井自然排烟系统火灾物理模型。使用火灾动力学模拟软件FDS模拟发生火灾时的烟气运动过程，得到不同竖井长度下烟气的扩散流动状况。在竖井宽度与隧道宽度相等的前提下，通过计算公式，将竖井高度带入可以得到竖井长度。从而为一端封堵型隧道竖井布置与竖井尺寸的选择提供参考。

技术领域

本发明涉及隧道安全技术领域，特别涉及一种一端封堵隧道竖井自然排烟系统竖井长度的确定方法。

背景技术

目前国内外隧道排烟系统主要采用机械通风排烟系统和竖井自然排烟系统，并且这些系统的设置大多都是针对两端开敞隧道，对于一端封堵型隧道例如列检库的通风排烟系统则较少涉及。规范要求，若将长度较短的隧道式停车列检库视为地下设备与管理用房，因为其面积大于200m²，则应采用机械通风排烟方式；若将其视为隧道，由于长度大多小于300m，宜优先考虑自然通风排烟方式。与机械通风排烟系统相比，自然通风排烟不需要电源和风机设备，不消耗能源且不会产生噪音，施工成本低，具有很大的优越性。

目前的竖井自然排烟技术也是常用于两端开敞隧道，能否适用于一段封堵工况还有待研究。不少学者对两端开敞隧道的竖井尺寸进行了不少研究，得出很多结论，这些结论是否适用于一端封堵型隧道工况还有待确定。由于封堵端烟气的聚集，一端封堵隧道顶棚烟气温度比两端开敞隧道更高，温度沿纵向衰减相对较慢。

因此，有必要探究一种适用于隧道停车列检库竖井自然排烟系统竖井长度的确定方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种一端封堵隧道竖井自然排烟系统竖井长度的确定方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种一端封堵隧道竖井自然排烟系统竖井长度的确定方法，包括以下步骤：

1)建立封堵隧道竖井自然排烟系统火灾物理模型。其中，所述火灾物理模型包括浅埋隧道和竖井排烟道。所述浅埋隧道为一端封堵隧道。所述竖井排烟道设置在浅埋隧道封堵端的顶部。所述竖井排烟道与地面相连通。所述浅埋隧道和竖井排烟道的断面为矩形。所述竖井排烟道的宽度与浅埋隧道的宽度相同。

2)确定最不利火灾工况。所述最不利火灾工况包括火灾功率、环境温度、纵向自然风风速和火源位置。将模型火源位置设置于浅埋隧道暗埋段中点位置处。

3)使用火灾动力学模拟软件模拟发生火灾时的烟气运动过程，得到不同竖井长度下烟气的扩散流动状况。分析竖井长度对竖井排烟效果的影响，得出竖井临界长度l_c。

式中，l_c为竖井临界长度，h为竖井高度，w为竖井宽度，H为隧道的高度，S为竖井中心的坐标，k为火源段顶棚温度衰减系数。

进一步，步骤1)之后还具有网格划分的相关步骤。划分计算域不同尺度的网格，检验计算结果对网格的依赖性。

进一步，通过Pyro Sim软件建立不同封堵隧道竖井自然排烟系统火灾物理模型，运用FDS(Fire Dynamic Simulator，火灾动态仿真数值模拟软件)模拟火灾烟气的动态演化规律。

进一步，步骤3)中，根据仿真得到的烟气扩散的时空分布特征，选取烟气蔓延长度、烟气层高度、竖井排烟量、出口处CO浓度以及烟气温度指标作为竖井排烟效果的判定依据。

进一步，火源采用稳态火。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：获得了竖井临界长度，为隧道竖井设置的进一步研究提供了参考。

附图说明

图1为烟气分布图；

图2为实施例2中火源位置图。

具体实施方式