离岸特长沉管隧道防灾减灾关键技术

本书以国家科技支撑计划项目港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术之课题五子课题四为科技依托， 以港珠澳海底特长沉管隧道的建设和运营为工程背景，抢先发售系统论述了沉管隧道防灾减灾关键技术的研究方法、研究手段、研究结论及工程应用。介绍了以确保结构安全和运营安全为目的而研制的１∶ １ 足尺沉管实验隧道与管节结构高温燃烧两大试验平台的情况，以及沉管隧道内车辆燃烧、排烟、消防、报警、逃生、救援综合试验方法；分析了管节／ 接头结构体内温度场、损伤范围、承载力等耐火设计参数，以及不同热释放速率洞内空间温度场和烟雾场的扩散特征、热?力耦合作用下管节与节段和接头分别的力学行为；获得了洞内设备耐高温的安全位置和洞内人员避浓烟的逃生时间，以及侧向集中排烟控制方法等；还介绍了沉管隧道管节渗漏水智能红外监测技术。本书通过对防灾减灾关键技术的研究，以合理的试验方案和正确的研究结论，确定港珠澳沉管隧道防灾标准，达到提升隧道防灾减灾效率、降低运营灾害损失的目的，对于沉管隧道防灾减灾方面的研究具有重要的指导意义和借鉴价值。本书既是交通运输工程、土木工程、防灾减灾工程基础用书，又是隧道与地下工程、安全工程等专业用书，可供相关专业的设计工程师、运营管理者和研究人员参考，也可供高等院校相关专业教师从事教授工作和研究生从事研究活动参考。本书既是交通运输工程、土木工程、防灾减灾工程基础用书，也是隧道与地下工程、安全工程等专业用书，可供相关专业的设计工程师、运营管理者和研究人员参考，也可供高等院校相关专业教师从事教授工作和研究生从事研究活动参考。

本书以国家科技支撑计划项目港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术之课题五子课题四为科技依托， 以港珠澳海底特长沉管隧道的建设和运营为工程背景，抢先发售系统论述了沉管隧道防灾减灾关键技术的研究方法、研究手段、研究结论及工程应用。介绍了以确保结构安全和运营安全为目的而研制的１∶ １ 足尺沉管实验隧道与管节结构高温燃烧两大试验平台的情况，以及沉管隧道内车辆燃烧、排烟、消防、报警、逃生、救援综合试验方法；分析了管节／ 接头结构体内温度场、损伤范围、承载力等耐火设计参数，以及不同热释放速率洞内空间温度场和烟雾场的扩散特征、热?力耦合作用下管节与节段和接头分别的力学行为；获得了洞内设备耐高温的安全位置和洞内人员避浓烟的逃生时间，以及侧向集中排烟控制方法等；还介绍了沉管隧道管节渗漏水智能红外监测技术。本书通过对防灾减灾关键技术的研究，以合理的试验方案和正确的研究结论，确定港珠澳沉管隧道防灾标准，达到提升隧道防灾减灾效率、降低运营灾害损失的目的，对于沉管隧道防灾减灾方面的研究具有重要的指导意义和借鉴价值。本书既是交通运输工程、土木工程、防灾减灾工程基础用书，又是隧道与地下工程、安全工程等专业用书，可供相关专业的设计工程师、运营管理者和研究人员参考，也可供高等院校相关专业教师从事教授工作和研究生从事研究活动参考。本书既是交通运输工程、土木工程、防灾减灾工程基础用书，也是隧道与地下工程、安全工程等专业用书，可供相关专业的设计工程师、运营管理者和研究人员参考，也可供高等院校相关专业教师从事教授工作和研究生从事研究活动参考。

第１ 章  绪论…………………………………………………………………………………… １  １． １  隧道建设概况…………………………………………………………………………… １  １． ２  国内外隧道火灾事故分析……………………………………………………………… ４１． ２． １  隧道火灾事故案例………………………………………………………………… ５１． ２． ２  隧道火灾发生概率………………………………………………………………… ７１． ２． ３  隧道火灾的危害性………………………………………………………………… ７１． ２． ４  隧道火灾发生原因………………………………………………………………… １０１． ２． ５  隧道火灾的特点…………………………………………………………………… １１  １． ３  离岸特长沉管隧道工程特点…………………………………………………………… １２１． ３． １  工程基本概况……………………………………………………………………… １２１． ３． ２  工程特点…………………………………………………………………………… １２１． ３． ３  本研究目标、内容和成果………………………………………………………… １５第２ 章  沉管隧道防灾减灾研究方法………………………………………………………… １６  ２． １  隧道防灾减灾研究方法………………………………………………………………… １７２． １． １  数值模拟…………………………………………………………………………… １８２． １． ２  物理试验…………………………………………………………………………… ２８２． １． ３  隧道火灾场景设计………………………………………………………………… ３２  ２． ２  沉管隧道火灾综合试验系统…………………………………………………………… ３４２． ２． １  模型隧道试验平台建设…………………………………………………………… ３４２． ２． ２  试验火源燃烧特性的测定………………………………………………………… ５２２． ２． ３  试验操作流程……………………………………………………………………… ７０  ２． ３  隧道结构高温燃烧炉试验系统………………………………………………………… ７１２． ３． １  天然气系统………………………………………………………………………… ７１２． ３． ２  高温试验炉系统…………………………………………………………………… ７１１２． ３． ３  测温系统…………………………………………………………………………… ７２  ２． ４  隧道火灾数值计算分析………………………………………………………………… ７６２． ４． １  火灾流场基本控制方程…………………………………………………………… ７８２． ４． ２  湍流模型…………………………………………………………………………… ７９２． ４． ３  燃烧模型…………………………………………………………………………… ８１２． ４． ４  隧道火灾数值计算分析…………………………………………………………… ８３第３ 章  离岸特长沉管隧道火灾场景………………………………………………………… ８９  ３． １  沉管隧道火灾烟气运动理论模型……………………………………………………… ８９３． １． １  隧道火灾发展的定性描述………………………………………………………… ８９３． １． ２  开放环境的火羽流结构模型……………………………………………………… ９０３． １． ３  单侧受限空间烟气的输运特性…………………………………………………… ９４３． １． ４  隧道火灾烟气一维蔓延特征参数预测模型……………………………………… ９７  ３． ２  沉管隧道火灾烟气流动规律………………………………………………………… １０４３． ２． １  概述……………………………………………………………………………… １０４３． ２． ２  烟气层高度及其沉降分析……………………………………………………… １０５３． ２． ３  烟气蔓延速度与ＣＯ 输运特性………………………………………………… １２０３． ２． ４  本节小结………………………………………………………………………… １２７  ３． ３  沉管隧道温度分布规律……………………………………………………………… １３１３． ３． １  概述……………………………………………………………………………… １３２３． ３． ２  汽油火灾试验温度空间分布特征……………………………………………… １３２３． ３． ３  车辆火灾试验温度分布特征…………………………………………………… １４６３． ３． ４  温度分布影响因素分析………………………………………………………… １５５３． ３． ５  温度场应用……………………………………………………………………… １５９３． ３． ６  本节小结………………………………………………………………………… １６０  ３． ４  沉管隧道烟雾场与温度场数值仿真………………………………………………… １６２３． ４． １  概述……………………………………………………………………………… １６２３． ４． ２  烟气运动模型的验证与应用…………………………………………………… １６３３． ４． ３  烟雾场数值仿真………………………………………………………………… １７２