细水雾和纵向通风耦合作用对隧道火灾影响的数值模拟

针对公路隧道细水雾自动消防系统,使用FDS软件建立了全尺寸模型;设置火源功率为20 MW,在细水雾和不同纵向通风耦合作用下对隧道火灾的排烟降温效果进行了研究。研究结果表明：无细水雾时,随着风速加快,火源上方和下游10 m处温度降低,但火源下游5 m处温度升高;无纵向风时,细水雾降低温度效果有限,且开启细水雾后温度波动较大;在细水雾和纵向通风共同作用下,火源上方和下游10 m处的温度可得到较好控制,但火源下游5 m处稍低位置的温度呈升高趋势(风速为2 m/s);当纵向风速为2 m/s时,细水雾使烟气下沉到火源下游5 m附近。     

公路隧道双洞互补式通风适用性分析

为研究公路隧道双洞互补式通风的适用性,文章基于隧址海拔和温度、隧道长度和纵坡、隧道交通量和交通组成、隧道双洞间距等因素对互补式通风负荷比及通风效果的影响进行计算分析。研究结果表明:当隧道上下行通风负荷比大于1.5或隧道单向纵坡绝对值在1.5%~2.0%之间时,适宜采用互补式通风;隧道长度在4.5~6 km之间时,采用双洞互补式通风最经济实用;交通量和交通组成的影响关系显示隧道大型车混入率在35%~50%之间时宜考虑采用互补式通风;双洞隧道适合采用互补式通风的最小间距为30 m。     

基于SAGE Profile的管卡修复后海底管道应力分析

对于损伤海底管道,为了校核其修复后的管道应力,确保处于安全范围,文中提出了一种利用SAGE Profile软件分析安装管卡后的管道应力方法,通过建模计算得到管道的沉降和等效应力,并利用《海底管道系统规范》中的许用应力设计校核法进行应力校核,结果表明,管道的沉降位移为114 mm,最大等效应力为142.41 MPa,最大等效应力小于安全工作应力,管道应力状态满足规范要求。     

蒙巴萨膨胀土抗剪强度衰减特性研究

研究目的:蒙内铁路在蒙巴萨地区以深路堑形式穿越大面积的膨胀土地段,由于膨胀土具有强胀缩性、裂缝性、强度衰减等特殊工程性质,对铁路的安全运营产生较大影响。蒙巴萨地区为热带草原气候,雨量充沛,光照充足,膨胀土易在大气干湿循环作用下发生抗剪强度的衰减,造成路堑边坡的失稳。因此,有必要对膨胀土在干湿循环作用下抗剪强度的衰减特性进行研究,从而为路堑边坡的防护与治理提供参考和借鉴。研究结论:(1)干湿循环效应使土体抗剪强度降低,其中黏聚力随干湿循环次数和含水率变化范围的增加而降低,黏聚力和内摩擦角均随试样含水率的增加而降低;(2)膨胀土的黏聚力随干湿循环次数的增加而降低并逐渐达到稳定值,稳定值大小和达到稳定时的干湿循环次数与含水率的变化范围相关;(3)膨胀土抗剪强度衰减主要是由于土体内部裂缝发育和土颗粒间相互作用减弱;(4)本研究成果对肯尼亚膨胀土路堑边坡的防护和治理具有一定的参考意义。     

单洞对向公路隧道火灾烟气模糊控制

为解决公路隧道火灾烟气对人员的影响, 以单洞对向交通隧道火灾为基础, 建立火灾数值计算模型。在火灾烟气控制中引入模糊控制理论, 模拟烟雾在隧道内两组射流风机之间200 m的区间内往复运动, 通过改变射流风机的风速和方向, 分析在时间为180、360 s内, 风速为1.0、1.5 m.s-1的火灾烟雾扩散情况, 研究了控制区域内烟气的分布和影响规律。计算结果表明: 在火灾点两侧分别开启射流风机, 间歇为30 s、风速为1.0 m.s-1的运行烟气属于小振幅运动, 烟雾基本控制在火源点左右两侧50~80 m的位置; 间歇为60 s、风速为1.5 m.s-1的运行烟气属于大振幅运动, 烟雾基本控制在火源点左右两侧80~100 m的位置; 烟气小振幅运动要优于大振幅运动。     

连拱隧道结构设计与施工技术演变

结合连拱隧道设计经验与实施效果,对连拱隧道的结构设计和施工工艺进行探讨,分析不同结构形式连拱隧道的优缺点。对无导洞连拱隧道大跨度设计模型和施工工艺进行分析,运用有限元软件对无导洞施工方案进行了计算分析,为连拱隧道设计和施工提供借鉴。     

隧道通风系统90°弯折处导流板设置研究

为了研究隧道通风系统的局部阻力损失,针对风道90°弯折处,利用计算流体力学软件Fluent建立1∶1的数值仿真模型,选择k-ε计算模型,研究不同r/D(r为风道内壁弯折处半径,D为风道宽度)与导流板数目n条件下,拱形断面风道90°弯折处风速场分布规律与局部阻力损失系数ζ_(90°);分析了90°弯折处的减阻措施的减阻效果,并采用物理模型试验,验证了采用数值仿真方法研究风道90°弯折处阻力特性的可靠性。研究结果表明:在风道弯折处内壁设置曲线,或在弯折处设置导流板,均可有效减小90°弯折处及其下游段的涡流区,使风速场分布更加均匀,减小因流体微团相互碰撞而引起的局部阻力损失,使得局部阻力损失系数ζ_(90°)减小;导流板占用90°弯折处有效流动空间,在实现其导流作用的同时也存在阻力作用,因此,当r/D较小时,ζ_(90°)随着导流板数目n的增加,呈先减小后增加的趋势;随着r/D增加,风流经过导流板时受到的阻力作用大于其导流作用,使得ζ_(90°)随着导流板数目n的增加而增加;风道90°弯折处数值模拟结果显示,当r/D分别为0.2与0.3时,使得ζ_(90°)最小的导流板数目n分别为2和1;当r/D分别为0.4,0.5,0.6时,未设置导流板时的ζ_(90°)最小。     

细水雾与排烟系统共同作用下地铁车站火灾烟气蔓延规律

为研究岛式地铁车站内列车发生火灾时,站台细水雾与排烟系统对烟气蔓延的控制效果,依托西安地铁4号线岛式地铁车站,采用FDS软件建立1：1的数值仿真模型,选择大涡模拟,研究站内列车火灾规模为5 MW时,站台细水雾与排烟系统共同作用下,火灾烟气蔓延速度、能见度与温度场的分布特征,分析了细水雾与排烟系统对烟气蔓延特性的影响规律;并通过缩尺模型试验,验证了数值模拟方法研究细水雾控制地铁火灾烟气蔓延的可靠性。研究结果表明：车门间隔开启时,烟气先向列车两侧蔓延,150 s时扩散至整个车厢并向站台层蔓延,当开启站台细水雾时,烟气温度明显下降,且随着细水雾粒径的减小与流量的增大,烟层降温效果增强;当水雾粒径为100 μm,流量为8 L·min^-1时,距离站台中线3 m处断面平均温度为36.19℃,较未开启细水雾时温升降幅可达62.91%;同时细水雾使得烟层蔓延速度减小,在开启细水雾系统后200 s内2^#楼梯口平均空气质量流速下降39.72%;当开启排烟系统时,可使列车内温度场纵向分布最大值向火源下游移动,加快站台层及列车内对流换热效率,使细水雾的气相冷却作用得到加强,二者同时作用时降温阻烟效果最佳。     

基于随机有限元法的路堑高边坡可靠性评价研究

为研究不同工况下高边坡的变形与稳定性,依托某高边坡工程,采取可靠性理论来分析计算边坡失效概率,从而评价天然状态下和锚杆+框格梁支护、锚杆支护两种支护方案的可靠性与稳定性。结果表明：依据锚杆+框格梁支护边坡的实际施工方案,通过现场实测数据分析,表明边坡处于相对稳定的状态;对岩土体参数进行可靠度分析,得到表层岩土体的黏聚力、内摩擦角、弹性模量、密度参数对结果的影响较其他参数大;通过随机有限元法对边坡进行分析计算,结果显示天然状态下边坡失效概率为35.9%,锚杆+框格梁支护方案的失效概率为1.3%,锚杆支护方案的失效概率为6.1%,表明锚杆+框格梁的支护方案效果最佳。通过数值模拟结果验证边坡实际的防护效果,可为边坡施工提供理论依据,拓展可靠性理论的应用范围。     

基于灰色突变理论的隧道衬砌裂缝诊断模型

为了利用有限的监测数据评判隧道衬砌裂缝稳定性, 应用小波变换对衬砌裂缝监测数据进行分析, 去除因环境变化与测试误差而产生的高频部分, 保留因围岩压力变化而产生的低频部分, 实现了裂缝时效变形的分解。应用灰色理论建立了衬砌裂缝时效变形的GM(1, 1)灰色预测模型, 实现了利用前期监测数据预测衬砌裂缝后期发展。应用尖点突变模型的平衡条件建立了衬砌裂缝稳定性判据。构建了基于灰色突变理论的隧道衬砌裂缝诊断模型, 并对2条典型衬砌裂缝进行了分析。分析结果表明: 2条裂缝稳定性判据大于0, 均未达到失稳条件; 其实测宽度变化量小于0.2mm, 宽度变化速率小于0.002mm·d-1, 处于稳定状态, 因此, 该诊断模型可准确预测衬砌裂缝发展趋势。