縱向通風對隧道火災特性及豎井自然排煙效果的影響

鐘 委， 劉 欣， 高子鶴

(1.鄭州大學 力學與安全工程學院，河南 鄭州 450001；2.鄭州大學 土木工程學院，河南 鄭州 450001)

0 引言

由于隧道狹長結構的特殊性，一旦發生火災，高溫有毒煙氣容易在隧道內積聚并迅速沉降，極易造成大量的人員傷亡和隧道結構的嚴重損壞[1-2]。例如2015年上海外環隧道轎車起火導致2人死亡，2019年浙江的貓貍嶺隧道車輛起火引發交通事故并造成5人死亡等。因此，隧道發生火災后，如何及時有效地排出高溫有害煙氣十分重要。近年來，豎井自然排煙作為一種有效的排煙方式逐漸在城市隧道中得到了廣泛的應用[3-4]，如鄭州京廣快速路下穿隧道，上海長江隧道等。但是，在豎井自然排煙的過程中，容易發生排煙口下方的煙氣層吸穿現象[4]，極大地降低排煙效率，特別是隧道內一般存在一定的縱向通風氣流。因此對縱向風條件下豎井吸穿臨界條件進行研究，能為隧道火災的研究和消防工作的開展提供指導[3]。

目前已有部分國內外學者對煙氣層吸穿進行了研究。對于中庭等具有穩定蓄煙空間的建筑，Hinckley[5]提出了用于判斷自然排煙吸穿的Froude數，當發生吸穿時臨界Froude數為1.5，其定義如下：

(1)

式中:d表示無排煙時的煙氣層厚度，其數值大小取決于豎井所在位置，m；v表示排煙口煙氣流速，m/s；ΔT表示煙氣層的平均溫升，K；A表示排煙口面積，m2；T0表示環境溫度，K；g表示重力加速度，m/s2。

Lougheed等[6]和鐘委等[7]通過研究證實Froude數同樣可以用于預測機械排煙時的吸穿現象。但是，由于Hinckley提出的臨界Froude數……