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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (4): 682-693.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.04.003
范传刚1, 哈佳怡1, 费孝贤1, 刘懋桢1, 朱琴琴1, 余龙星2, *
FAN Chuangang1, HA Jiayi1, FEI Xiaoxian1, LIU Maozhen1, ZHU Qinqin1, YU Longxing2, *
摘要: 针对高地热环境下施工隧道火灾风险高的问题,通过1∶20的缩尺寸高地热施工隧道试验台,以火源位置、油盘尺寸、地热温度为变量,结合缩尺试验与理论分析揭示其烟气分层特性的有关规律。结果表明: 1)高地热环境的影响主要体现在地热区域垂直温升分布的下层冷空气温度。地热区域下层冷空气温度整体上升明显且随地热温度上升而上升,但非地热区域下层冷空气与环境温度基本保持一致。2)发现Newman提出的烟气分层状态理论模型可用于评价高地热环境火源下游(靠近隧道洞口方向)烟气分层稳定性,且临界值同样为ΔTcf/ΔTavg=1.70(ΔTcf为隧道顶部下方温度与地面温度差;ΔTavg为隧道横截面平均温升)。无论火源位于地热区还是非地热区,虽然随着地热温度的升高ΔTcf/ΔTavg下降(即烟气分层稳定性下降),但比值整体仍然高于临界值1.70,即下游烟气分层明显。烟气在向隧道洞口蔓延过程中,ΔTcf/ΔTavg先上升后下降,其影响机制不同,即在非地热区域上游部分,主要是隧道底部温度降低主导下的ΔTcf/ΔTavg上升;靠近隧道洞口,则是卷吸效应主导下的ΔTcf/ΔTavg下降。3)随着地热环境温度的提高,在诱导气流增强主导下量纲为一的烟气层厚度增加。