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摘要
中国逐渐发展成为世界上隧道和地下工程最多的国家，其长隧道数量和长度跻身世界前列。据统计，火灾中85%的人员死亡是由热烟气造成的，目前隧道中采用较为广泛的排烟系统有纵向排烟系统、集中排烟系统和横向排烟系统，而针对长隧道来说，我国广泛采用的是竖井式纵向通风，因此，研究纵向通风与竖井排烟综合效应下隧道火灾烟气流动特性及温度分布规律具有重要意义。本文建立了1:10缩尺寸竖井隧道模型，主隧道长度16.5 m，宽度1.3 m，高度0.65 m；竖井通过排烟横通道与主隧道连接，排烟横通道设置在主隧道侧面中部，尺寸为1.2 m长、0.6 m宽、0.4 m高；竖井横截面为半径0.6 m的1/4圆，高4.6 m。在竖井隧道模型中开展了一系列油池火实验，选取2种方形燃烧池(20 cm×20 cm、23 cm×23 cm)作为火源，设置2个纵向火源位置(位置A：火源中心线与排烟横通道中心线距离0.375 m；位置B：火源中心线与排烟横通道中心线距离1.375 m),7种纵向通风风速(0,0.18,0.27,0.35,0.44,0.52,0.69 m/s)，定量分析不同工况下温度分布及烟气逆流长度。研究结果表明：当无纵向通风时，火焰与隧道地板垂直，且呈轴对称形态；当有纵向通风时，火焰向下游偏移，且纵向通风风速越大，火焰向下游偏移越明显；当纵向通风风速为0 m/s时，由于竖井的存在，火源上、下游两侧烟气温度分布并非对称，火源下游(竖井侧)烟气温度下降速度较快，与单洞隧道烟气温度分布明显不同；随纵向通风风速增加，烟气逆流长度和烟气温度减小，而最大温度偏移距离整体呈增加趋势；当无量纲纵向通风风速v′<0.19时，主隧道最大温升△Tmax与Q2/3/Hef5/3呈正比，而当无量纲纵向通风风速v′>0.19时，主隧道最大温升△Tmax与■呈正比，但常数系数均小于Li等预测模型中的常数系数；竖井隧道内无量纲纵向烟气温度分布符合Fan和Ji等建立的纵向温度衰减模型，衰减系数k′在1.36～1.63范围内变化，但其值明显大于单洞隧道纵向温度衰减系数k′；另外，当火源位于位置A时，最大烟气温度低于火源位于位置B时的最大烟气温度，无量纲纵向烟气温度衰减速度慢于火源位于位置B时衰减速度。
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