大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于隧道安全的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，特別涉及一種隧道火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 公路隧道作為管狀構(gòu)造物，隧道內(nèi)空間環(huán)境狹窄，能見度通常較低，加上入洞時的 黑洞、黑框效應(yīng)以及洞內(nèi)墻的效應(yīng)，隧道內(nèi)極易發(fā)生車輛碰撞、車輛跑錨等效能事故，并易 誘發(fā)各種各樣的火災(zāi)。因此，由于公路隧道空間結(jié)構(gòu)上的上述特殊性，公路隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi) 的潛在可能性普遍存在。
[0003] 公路隧道尤其是長、特長公路隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)，若不能及時發(fā)現(xiàn)，及時撲滅， 火勢就會沿隧道縱向快速蔓延，并禍及來不及疏散的鄰近車輛；燃燒產(chǎn)生的熱浪和排放的 大量有毒有害氣體會使隧道內(nèi)環(huán)境急劇惡化，導(dǎo)致隧道內(nèi)司乘和工作人員窒息、灼傷、中中 毒甚至死亡，使隧道外消防和營救人員無法組織有效的滅火和營救工作。因此，往往很小的 火情，也會誘發(fā)大的火災(zāi)，且隧道內(nèi)火災(zāi)常常以造成大量的人員傷亡和嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失為 結(jié)局。不僅如此，隧道火災(zāi)還會造成隧道設(shè)施的嚴(yán)重毀壞，引起短則數(shù)小時，長則數(shù)十小時 甚至更長時間的道路效能中斷，造成無法估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失，可見隧道火災(zāi)的危害性十分嚴(yán) 重。
[0004] 為避免和解決由于隧道火災(zāi)所帶來的危害，應(yīng)對隧道內(nèi)火災(zāi)具有預(yù)先的全面了 解；因此，需要一種用于隧道火災(zāi)模擬的實(shí)驗(yàn)方式，能夠模擬隧道的真實(shí)火災(zāi)場景，獲取隧 道真實(shí)的各種條件下的火災(zāi)數(shù)據(jù)，以便避免災(zāi)難或者具有針對性的及時應(yīng)急處理，并為隧 道的施工建設(shè)以及消防提供重要的理論依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，能夠模擬隧道的 真實(shí)火災(zāi)場景，獲取隧道真實(shí)的各種條件下的火災(zāi)數(shù)據(jù)，以便避免災(zāi)難或者具有針對性的 及時應(yīng)急處理，并為隧道的施工建設(shè)以及消防提供重要的理論依據(jù)。
[0006] 本發(fā)明的大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，包括下列步驟：
[0007] a.在成形的隧道構(gòu)造內(nèi)準(zhǔn)備用于產(chǎn)生模擬火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)油盤；
[0008] b.向?qū)嶒?yàn)油盤注入設(shè)定液位的水，并向?qū)嶒?yàn)油盤中注入設(shè)定液位的燃油；
[0009] c.點(diǎn)火使實(shí)驗(yàn)油盤中的燃油燃燒開始實(shí)驗(yàn)，同時對隧道構(gòu)造的模擬火災(zāi)后的溫 度、熱輻射、熱流、煙霧流速和燃料的失重率參數(shù)進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)分析；
[0010] d.輸出參數(shù)以及分析結(jié)果。
[0011] 進(jìn)一步，還包括下列步驟：
[0012] e.通過步驟b的燃油液位和步驟c采集的燃油的失重率，按照步驟d調(diào)整并保持 油面高度；
[0013] 進(jìn)一步，步驟b中，燃油的油位通過位于水位之內(nèi)的壓強(qiáng)傳感器獲得，具體獲得方 式：
[0014] 壓強(qiáng)傳感器值為P，實(shí)驗(yàn)油盤底面半徑為r，開口半徑為R，高度為d，實(shí)驗(yàn)油盤中水 的高度為d水，計(jì)算油面高度h和油面半徑r油，具體計(jì)算過程如下：
[0015] 有壓強(qiáng)公式可知：
[0016] P 水 XgXd水+P 油 XgX (h-d水）=P ;①
[0017] 由①可得油面高度h:
[0018]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，其特征在于：包括下列步驟： a. 在成形的隧道構(gòu)造內(nèi)準(zhǔn)備用于產(chǎn)生模擬火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)油盤； b. 向?qū)嶒?yàn)油盤注入設(shè)定液位的水，并向?qū)嶒?yàn)油盤中注入設(shè)定液位的燃油； c. 點(diǎn)火使實(shí)驗(yàn)油盤中的燃油燃燒開始實(shí)驗(yàn)，同時對隧道構(gòu)造的模擬火災(zāi)后的溫度、熱 輻射、熱流、煙霧流速和燃料的失重率參數(shù)進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)分析； d. 輸出參數(shù)以及分析結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，其特征在于：還包括下 列步驟： e. 通過步驟b的燃油液位和步驟c采集的燃油的失重率，按照步驟d調(diào)整并保持油面 高度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，其特征在于：步驟b中， 燃油的油位通過位于水位之內(nèi)的壓強(qiáng)傳感器獲得，具體獲得方式： 壓強(qiáng)傳感器值為P，實(shí)驗(yàn)油盤底面半徑為r，開口半徑為R，高度為d，實(shí)驗(yàn)油盤中水的高 度為d水，計(jì)算油面高度h和油面半徑r油，具體計(jì)算過程如下： 有壓強(qiáng)公式可知： P水XgXd水+P油XgX(h-d水）=P;① 由①可得油面高度h:
通過三角形的相似性原理可知：
由③和④可得油面半徑：
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，其特征在于：步驟b中， 實(shí)驗(yàn)油盤通過供油裝置供油，所述供油裝置包括油池和將油池內(nèi)的燃油輸送至實(shí)驗(yàn)油盤的 供油泵； 供油泵通過控制裝置控制供油，所述控制裝置包括： 油位檢測單元，設(shè)置于實(shí)驗(yàn)油盤用于檢測實(shí)驗(yàn)油盤內(nèi)的燃油油位； 供油泵控制單元，用于控制供油泵的啟閉或調(diào)整燃油的輸出流量； 中央處理單元，用于接收油位檢測單元的燃油油位信號并向供油泵控制單元發(fā)出啟閉 或調(diào)整輸出流量命令。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，其特征在于：所述油池 包括均與供油泵進(jìn)口連通的柴油池和汽油池； 所述控制裝置還包括： 柴油電磁閥，安裝于柴油池和供油泵進(jìn)口之間并接收中央處理單元的命令啟閉或調(diào)節(jié) 柴油的通過流量； 汽油電磁閥，安裝于汽油池和供油泵進(jìn)口之間并接收中央處理單元的命令啟閉或調(diào)節(jié) 汽油的通過流量； 燃油總電磁閥，安裝于供油泵出口與實(shí)驗(yàn)油盤之間并接收中央處理單元的命令啟閉或 調(diào)節(jié)燃油的通過流量； 步驟b中，通過控制柴油電磁閥和汽油電磁閥的啟閉，選擇實(shí)驗(yàn)燃油種類，并通過控制 供油泵和燃油總電磁閥向?qū)嶒?yàn)油盤中注入燃油，使油面高度達(dá)到該實(shí)驗(yàn)規(guī)模所需的高度后 停止供油。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，其特征在于：步驟b中， 實(shí)驗(yàn)油盤通過供水裝置供水，所述供水裝置包括水池和將水池內(nèi)的水輸送至實(shí)驗(yàn)油盤的供 水泵； 所述控制裝置還包括： 供水電磁閥，安裝于供水泵出口與實(shí)驗(yàn)油盤之間并接收中央處理單元的命令啟閉或調(diào) 節(jié)水的通過流量； 供水泵控制單元，用于接收中央處理單元的命令控制供水泵的啟閉或調(diào)整水的輸出流 量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，其特征在于：所述實(shí)驗(yàn) 油盤用于與供水泵連通的進(jìn)水口靠于實(shí)驗(yàn)油盤下部，所述油位檢測單元為位于水位之內(nèi)的 壓強(qiáng)傳感器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，其特征在于：步驟c中 通過監(jiān)控分析裝置獲得參數(shù)，監(jiān)控分析裝置包括： 溫度檢測單元，分布于隧道構(gòu)造用于檢測模擬火災(zāi)時多點(diǎn)溫度參數(shù)并傳輸至中央處理 單元； 風(fēng)速檢測單元，分布于隧道構(gòu)造內(nèi)部空間用于檢測隧道構(gòu)造風(fēng)速并傳輸至中央處理單 元； 煙氣檢測單元，分布于隧道構(gòu)造內(nèi)部空間煙氣流通處用于檢測煙氣中設(shè)定成分含量并 傳輸至中央處理單元； 燃油重量檢測單元，用于檢測實(shí)驗(yàn)油盤中燃油的燃燒損失重量并傳輸至中央處理單 元； 圖像獲取單元，用于獲取隧道構(gòu)造內(nèi)部空間的圖像信息并傳輸至中央處理單元； 輻射和熱流獲取單元，用于檢測隧道構(gòu)造內(nèi)部空間非火源斷面的熱輻射和熱流值并傳 輸至中央處理單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，其特征在于：所述溫度 檢測單元包括分布于隧道構(gòu)造本體內(nèi)、隧道構(gòu)造內(nèi)部空間的火源斷面、隧道構(gòu)造內(nèi)部空間 的非火源斷面和隧道構(gòu)造排煙口的溫度傳感器； 所述煙氣檢測單元為設(shè)置于隧道構(gòu)造內(nèi)部空間的非火源斷面用于檢測C0、N02、C02或 /和02含量的煙氣分析儀； 所述風(fēng)速檢測單元包括分布于隧道構(gòu)造內(nèi)部空間的非火源斷面、隧道構(gòu)造排煙口和排 煙通道內(nèi)的風(fēng)速傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，其特征在于：所述控 制裝置還包括用于接收中央處理單元的命令對實(shí)驗(yàn)油盤內(nèi)的燃油進(jìn)行點(diǎn)燃的自動點(diǎn)火單 元； 所述隧道構(gòu)造還設(shè)有排煙通風(fēng)系統(tǒng)； 所述中央處理單元還信號連接設(shè)有用于輸入命令和輸出信號的輸入輸出單元； 所述大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法還包括消防裝置，所述消防裝置包括消防池、 消防泵和與消防泵出口連通的消防噴淋裝置； 所述控制裝置還包括： 消防泵控制單元，用于接收中央處理單元的命令控制消防泵的啟閉或調(diào)整消防介質(zhì)的 輸出流量； 步驟d中，還通過觀察孔、圖像獲取單元以及中央處理單元的視頻輸出實(shí)時監(jiān)視實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)場情況； 還包括下列步驟： f.根據(jù)需要開啟消防裝置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大斷面沉管隧道火災(zāi)綜合試驗(yàn)方法，步驟：a.在成形的隧道構(gòu)造內(nèi)準(zhǔn)備用于產(chǎn)生模擬火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)油盤；b.向?qū)嶒?yàn)油盤注入設(shè)定液位的水，并向?qū)嶒?yàn)油盤中注入設(shè)定液位的燃油；c.點(diǎn)火使實(shí)驗(yàn)油盤中的燃油燃燒開始實(shí)驗(yàn)，同時對參數(shù)進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)分析；本發(fā)明模擬真實(shí)的火災(zāi)發(fā)生場景并監(jiān)控，在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬隧道的真實(shí)火災(zāi)場景，獲取隧道真實(shí)的各種條件下的火災(zāi)數(shù)據(jù)，以便避免災(zāi)難或者具有針對性的及時應(yīng)急處理，并為隧道的施工建設(shè)以及消防提供重要的理論依據(jù)；利用油和水物理性質(zhì)，將油水分層置于實(shí)驗(yàn)油盤，可充分發(fā)揮燃油的燃燒效率，節(jié)約燃油，同時，對實(shí)驗(yàn)油盤等附屬設(shè)施實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)，避免引起意外的火災(zāi)或者損失。
【IPC分類】G01M99-00
【公開號】CN104777004
【申請?zhí)枴緾N201510026096
【發(fā)明人】蔣樹屏, 周健, 陳大飛, 徐湃, 謝耀華, 涂耘, 韓直, 郭軍, 劉帥, 曹更任, 田堃
【申請人】招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年1月19日