環(huán)境風(fēng)作用下淺埋隧道自然排煙豎井組高度研究*

李森生

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 武漢 430063)

0 引言

自然通風(fēng)豎井因其運(yùn)營(yíng)更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保，已成為城市淺埋隧道的重要設(shè)計(jì)方式[1-2]。相較于整體式單口豎井布置，分離式豎井組可增強(qiáng)豎井排煙效果[3]。自然排煙豎井是利用煙囪效應(yīng)進(jìn)行排煙，其排煙效果受豎井高度和外界環(huán)境風(fēng)共同影響，故環(huán)境風(fēng)作用下自然排煙豎井組高度的確定非常重要。

部分學(xué)者已對(duì)隧道豎井高度展開(kāi)研究。LI Y 等[4]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)豎井高度的增加可增強(qiáng)自然排煙效果；鄒金杰等[5]提出豎井臨界高度的概念并建立預(yù)測(cè)模型；ZHAO S Z等[6]和ZHANG S G等[7]通過(guò)數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)豎井中煙氣質(zhì)量流量隨豎井高度的增加而增加，且豎井高度到達(dá)臨界值后，質(zhì)量流量增加緩慢；ZHAO P等[8]通過(guò)1/20縮尺寸實(shí)驗(yàn)研究縱向著火位置、HRR對(duì)自然排煙隧道煙氣蔓延的影響，發(fā)現(xiàn)臨界豎井高度與HRR無(wú)關(guān)，提出預(yù)測(cè)臨界豎井高度的理論模型；鐘委等[9]研究堵塞情況下環(huán)境風(fēng)對(duì)自然排煙效果的影響；JIANG X P等[10]通過(guò)數(shù)值模擬研究豎井?dāng)?shù)量、位置和熱釋放速率對(duì)自然排煙的影響。綜上，前人大多僅對(duì)豎井高度或環(huán)境風(fēng)開(kāi)展排煙效果研究，較少有不同豎井高度和環(huán)境風(fēng)速對(duì)自然排煙豎井組排煙效果的影響研究。

本文采用Fluent數(shù)值模擬，對(duì)不同環(huán)境風(fēng)速(0～9 m/s)和豎井高度(4～8 m)下的隧道自然排煙效果進(jìn)行研究，以期得到不同環(huán)境風(fēng)作用下最優(yōu)豎井組高度。

1 數(shù)值模擬

1.1 建模尺寸

以武漢市某湖底隧道自然排煙段為原型，采用ANSYS軟件SCDM構(gòu)建長(zhǎng)500 m×寬12 m×高6 m的計(jì)算模型，設(shè)置2組由3口豎井組成的豎井組，豎井截面尺寸為長(zhǎng)2 m×寬8 m，豎井組間距為120 m。……