中國(guó)城市化進(jìn)程的快速發(fā)展對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求.為實(shí)現(xiàn)城市地下空間的高 效合理利用和市政公用管線的集約化管理,城市綜 合管廊得到了飛速的發(fā)展[１２].自２０１５年國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布«關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo) 意見(jiàn)»以來(lái),政府密集出臺(tái)了«全國(guó)城市市政基礎(chǔ)設(shè) 施建設(shè)“十三五”規(guī)劃»«關(guān)于推進(jìn)城市安全發(fā)展的意見(jiàn)»«城市地下綜合管廊建設(shè)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則»等一系 列文件推進(jìn)城市綜合管廊的建設(shè).至今,全國(guó)已建 和在建綜合管廊總長(zhǎng)度超 過(guò)１萬(wàn)km,投資超過(guò) １ 萬(wàn)億元.根據(jù)中國(guó)«城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范»GB５０８３８—２０１５規(guī)定[３],燃?xì)夤芫�被允許納入綜合 管廊并獨(dú)立成艙.然而,近年來(lái),湖北十堰、北京 順義、吉林松原、貴州晴隆等地發(fā)生的多起燃?xì)庑?漏爆炸事故造成了重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,這 為綜合管廊燃?xì)馀摰陌踩\(yùn)行敲響了警鐘[４５].因 此,深入研究綜合管廊燃?xì)馀撨@一布置有附屬設(shè)施 的復(fù)雜受限空間場(chǎng)景下的燃?xì)獗ㄌ匦?不僅有助 于已建綜合管廊爆炸事故的后果評(píng)估、提升綜合管 廊的防災(zāi)減災(zāi)能力,也可為擬建或在建綜合管廊燃?xì)夤芫�的安全入廊提供參考.
當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者已經(jīng)通過(guò)數(shù)值模擬、相 似實(shí)驗(yàn)等方法對(duì)綜合管廊燃?xì)獗捌浒踩揽叵?關(guān)問(wèn)題進(jìn) 行 了 研 究.通 用 顯 式 動(dòng) 力 分 析 程 序 LSＧ DYNA 因其在綜合管廊燃?xì)獗ㄟ^(guò)程及結(jié)構(gòu)動(dòng)力 響應(yīng)模擬方面的顯著優(yōu)勢(shì)得到了廣泛應(yīng)用.孫加超等[６]利用 LSＧDYNA 建立了三艙室綜合管廊模型, 模擬了燃?xì)馀撛诓煌ê奢d下的應(yīng)力分布情況. 類似地,劉中憲等[７]研究了爆炸載荷峰值及持續(xù)時(shí) 間對(duì)綜合管廊動(dòng)力破壞特征的影響.劉希亮等[８９] 采用 LSＧDYNA 對(duì)綜合管廊燃?xì)獗ㄟ^(guò)程進(jìn)行模 擬并分析了管廊結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律.Wang等[１０] 利用 LSＧDYNA 研究了燃?xì)獗▓?chǎng)景下荷載強(qiáng)度、 混凝土強(qiáng)度、鋼筋強(qiáng)度和截面類型對(duì)管廊結(jié)構(gòu)的影 響.Xue等[１１]基 于 任意 LagrangeＧEuler(arbitrary LagrangeＧEuler,ALE)和 有 限 元 方 法 (finite elementmethod,FEM)耦合算法開(kāi)發(fā)了綜合考慮 爆炸性氣體流動(dòng)性質(zhì)和管廊艙體結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的數(shù) 值計(jì)算模型,模擬分析了綜合管廊燃?xì)獗ǖ膭?dòng)態(tài) 過(guò)程.此外,還有學(xué)者在綜合管廊抗爆結(jié)構(gòu)方面開(kāi) 展了相關(guān)研究,對(duì)新型材料和管廊艙體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探討[１２１４].然而,上述研究多為爆炸載荷下的綜合管廊艙體動(dòng)力響應(yīng)分析,針對(duì)綜合管廊復(fù)雜受限空 間下的燃?xì)獗ㄌ匦缘难芯咳允智啡?趙勇堅(jiān) 等[１５]結(jié)合 ANSYSFLUENT及 ANSYSAUTODYN 模擬了燃?xì)馀撊細(xì)獗ㄟ^(guò)程,進(jìn)一步分析了爆炸超 壓分布規(guī) 律 及 爆 炸 對(duì) 臨 近 地 鐵 隧 道 的 影 響.Yan 等[１６]和 Li等[１７]通過(guò)實(shí)驗(yàn)及 FLACS模擬軟件對(duì)綜 合管廊燃?xì)獗ㄌ匦赃M(jìn)行了研究,分析了氣體體積 分?jǐn)?shù)、泄壓口、防火分區(qū)長(zhǎng)度、點(diǎn)火位置等因素對(duì)爆炸傳播的影響.Zhang等[１８]利用 FLACS模擬了 不同體積分 數(shù) 配 比 的 甲 烷 氫 氣 混 合氣 體 在 綜 合 管廊燃?xì)馀撝械谋ㄟ^(guò)程,分析了其火焰?zhèn)鞑ゼ?超壓分布.
由以上研究現(xiàn)狀可知,當(dāng)前綜合管廊燃?xì)獗ㄌ匦缘难芯恐饕捎脗鹘y(tǒng)數(shù)值模擬手段,大多未考 慮綜合管廊復(fù)雜附屬設(shè)施布局、動(dòng)態(tài)通風(fēng)條件等, 且缺乏有效實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.因此,為了支撐綜合管廊爆炸場(chǎng)景下的事故后果評(píng)估和安全防護(hù)策略制定,滿 足數(shù)值計(jì)算模型驗(yàn)證所需的高置信度數(shù)據(jù)要求,當(dāng)前亟需開(kāi)展符合綜合管廊真實(shí)場(chǎng)景的燃?xì)獗▽?shí)驗(yàn)研究,從而為城市綜合管廊燃?xì)馀摲罏?zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)提供重要依據(jù).
本研究自主搭建了由綜合管廊燃?xì)馀撃Ｐ汀⑴錃庀到y(tǒng)、點(diǎn)火裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及同步控制器組 成的綜合管廊燃?xì)獗▽?shí)驗(yàn)系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上研究 了甲烷體積分?jǐn)?shù)、泄壓口和附屬設(shè)施對(duì)火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程和超壓分布的影響.本研究為綜合管廊燃?xì)獗?實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置的設(shè)計(jì)提供了可行范式,并可為城市 綜合管廊燃?xì)馀撊細(xì)獗ㄊ鹿实陌踩揽靥峁┘夹g(shù)支撐.
