地下水的危害范文（精选6篇）
地下水的危害 第1篇
地下水与地表水不同, 它是埋藏在地表以下的土中孔隙和裂隙、岩石空隙当中的水。多呈液态存在, 它是构成水圈的重要水体之一, 水量很大仅次于海洋。总体说来, 地下水是水资源的重要组成部分, 地下水是淡水的主要来源, 地下水对社会经济发展具有十分重要的意义。人类的经济活动加速着地下水环境的恶化, 引起一系列地质灾害。一般讲, 地质灾害有突发性和缓慢性两类。地下水开发利用所导致或诱发的地质环境恶化, 往往是缓慢性的地质灾害, 因此, 过去常常被人们所忽视, 这是非常危险的。即从工程建设的角度来看, 地下水的活动不仅对岩石和土产生机械破坏, 而且作为一种溶剂还会使土体和岩石的强度和稳定性消弱, 以至于产生滑坡、地基沉陷、道路冻胀和翻浆等不良现象, 给各类工程建筑以及其正常使用造成危害;同时, 地下水中含有的侵蚀性物质如CO32-、Cl-、SO42-等对混凝土产生化学侵蚀作用, 致使其结构遭到破坏, 对工程建筑造成不利的影响。
1 地下水的物理性质
由于地下水在运动过程中与各种岩土体相互作用, 而岩土中的可溶性物质 (很多是矿物) 随水迁移、聚集, 使地下水成为一种复杂的溶液, 这种复杂的地下水溶液通常具有温度、颜色、透明度、气味、味道和导电性等等的物理性质。
2 地下水的化学成分
第一, 地下水中常见的气体有:O2、N2、H2S、CO2等, 一般地下水中气体含量不高, 但是气体分子能够很好地反映地球化学环境。
第二, 地下水中含有的离子有:地下水中含量最多、分布最广的离子有七种, 即:Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。随着地下水矿化度的类型的不同, 地下水中占主要地位的离子或分子也随之发生变化。
第三, 地下水中的化合物有:Fe2O3、Al2O3、H2SiO3等。
3 地下水的主要化学性质
由于地下水具有如上的物理性质和化学成分, 因此在地下水中通常具有如下的化学性质:
第一, 地下水的矿化度。
水中所含离子、分子及化合物的总量称为水的总矿化度, 低矿化度的水中常以含有HCO3-为主, 中等矿化度水常以含有SO42-为主;高矿化度的水常以含有Cl-为主, 同时根据矿化度的高低, 将水分为淡水、微咸水、咸水、盐水和卤水五类。应该强调指出的是高矿化度的水能降低水泥混凝土的强度, 腐蚀钢筋等等。
第二, 地下水的酸碱度。
地下水的酸碱度用水的PH值来表示, 常温常压下当PH值小于5时, 水为强酸性水;PH值在5～7之间为弱酸性水, PH值为7时, 为中性的水;PH值在7～9之间时为弱碱性水;PH值大于9时为强碱性水。
第三, 地下水的硬度。
通常情况下水的硬度按水中的Ca2+、Mg2+离子的含量的多少可以分为以下三种情况:
⑴总硬度, 它是指水在未被煮沸时Ca2+、Mg2+离子的总含量。
⑵暂时硬度, 它是指水在被煮沸时水中的Ca2+、Mg2+离子因失去CO2生成沉淀碳酸盐而失去的Ca2+、Mg2+离子的数量。
⑶永久硬度是指水经过煮沸后, 仍然留在水中的Ca2+、Mg2+离子的含量, 也就是总硬度与暂时硬度的差值。
总的说来, 地下水的矿化度、酸碱度和硬度对水泥混凝土的强度都有影响。
4 地下水的其他侵蚀性
具体地说, 即为侵蚀性的CO2和游离的CO2。
CO2是地下水中的气体成分之一。以气体状态存在于水中的CO2称为游离的CO2, 由于CO2的存在使水呈酸性。当水中游离的CO2的量增加时, 水溶解碳酸盐的能力就相应的增强, 其反应式即为:
实际上式是互逆反应。当水中含有一定数量的HCO-3时, 必须有相当的游离CO2与之保持平衡, 这部分游离的CO2称为平衡CO2。如果水中游离CO2含量多于平衡的需要, 则有过剩的或多余的便可以溶解CaCO3并生成HCO-3, 使反应向右进行, 直到新的平衡为止。新生成的HCO-3又需要一定数量的游离CO2与之平衡, 这部分CO2一定从上述超过平衡所需的CO2中来, 因此原来超过平衡所需的游离CO2, 一部分与新生的HCO-3相平衡, 另一部分则消耗于对碳酸盐的溶解, 这后一部分的CO2就被称之为侵蚀性CO2。由此可见, 不是所有的游离CO2都能和碳酸盐起作用, 能溶解碳酸盐的只是其中的一部分。实际上, 地下水中只要有一定数量的侵蚀性CO2, 便具有碳酸性侵蚀, 它就可以溶解碳酸盐类岩石, 腐蚀破坏水泥混凝土构件。
另外, SO42-与混凝土中的某些成分相互作用, 生成含水硫酸盐结晶, 体积膨胀, 使混凝土结构破坏, , 也称为结晶式侵蚀, 如生成CaSO4、2H2O时, 体积增大一倍, 生成MgSO4、7H2O时, 体积增大4.3倍。另外, 镁盐和混凝土中的Ca (OH) 2作用, 形成Mg (OH) 2和易溶于水的CaCl2, 而使混凝土结构破坏。
5 地下水对工程建筑的危害
⑴地下水位的变化, 对工程建筑的危害影响极大, 如地下水位上升, 可引起浅基础地基承载力的降低, 在有地震砂土液化的地区会引起液化的加剧, 岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良的地质作用。再有, 在寒冷地区产生地下水的冻胀影响。其实就建筑物本身而言, 若是地下水位在基础底面以下压缩层内发生上升变化, 水浸湿和软化岩土, 因而使地基土的强度降低, 压缩性增大, 建筑物则会产生过大的沉降, 导致地基严重变形。尤其是对于结构不稳定的土 (例如湿陷性黄土, 膨胀土等) 这种现象更为严重, 对设有地下室的建筑的防潮和防湿也均为很不利。
⑵地下水侵蚀性的影响主要体现在水对混凝土、可溶性石材、管道以及金属材料的侵蚀和危害。突出表现在地下水的侵蚀性和地下水中的化学性质的积极作用, 在工程上带来很大的危害, 侵蚀性在或快或慢的进行, 改变了各种建筑材料的使用预期。
⑶在饱和的砂性土层中施工, 由于地下水的水力状态的改变, 使土颗粒之间的有效应力等于零, 土颗粒悬浮于水中, 随着水一起流出的现象被称为流砂。这种不良地质作用的影响主要表现为在工程施工过程中会造成大量的土体流动, 致使地表塌陷或建筑物的地基破坏, 会给工程带来极大的困难, 或者直接影响建筑工程及附近建筑物的稳定。
⑷如果地下水渗流水力坡度小于临界水力坡度, 那么虽然不会产生流砂现象, 但是土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流带走。其结果是使地基土的强度受到破坏, 土下形成空洞, 从而导致地表塌陷, 破坏建筑场地的稳定, 此种现象就是常说的潜蚀。
⑸地下水的不良地质作用中, 还有一个应尤其注意的是基坑涌水现象。这种现象发生在建筑物基坑下有承压水时, 开挖基坑会减小基坑底下承压水上部的隔水层厚度, 减小过多会使承压水的水头压力冲破基坑底板形成涌水现象。涌水会冲毁基坑, 破坏地基, 给工程带来一定程度的经济损失。
⑹过度开采地下水, 经常造成地面沉陷, 塌陷的地面给工程造成极大的危害, 经济损失很大。此类的工程实例很多, 例如某一工厂为了赚取更大的利润, 工业用水采用地下水, 由于开采量超大, 过度抽取地下水而造成了地面塌陷成很大的漏斗状, 因此而造成周边的建筑开裂, 地基很多失稳, 给人们带来了极大的安全隐患, 过渡开采地下水的实例告诉我们, 地下水资源可以被利用, 但是不能盲目的过度的利用, 否则就会受到大自然的惩罚。
总之, 由于地下水的复杂成分和性质, 对工程建筑的不良影响以及危害体现在以上诸多方面, 因此工程建筑中要谨防地下水的影响, 避免地下水的多种危害。应该做到安全设计、施工和正常使用。
摘要：地下水是很重要的水资源, 它与地表水不同, 对人类的水源提供具有很重要的意义, 然而在工程建设中, 由于地下水的特殊性和其化学成分, 对钢筋混凝土具有很大的侵蚀性。采用化学分析方法对地下水进行分析, 获取水中的物质定量指标, 评价其对工程建筑的作用和影响。
地下水的危害 第2篇
浅谈地下水的危害及工程勘察中的水文地质勘察
地下水是岩土体的组成部分,它既影响建筑物场地地基岩土体的`工程特性,又对建筑物地基基础的稳定性和耐久性产生影响,但在工程地质勘察设计和施工过程中水文地质问题却没有被充分重视.本文结合实际,评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响,明确工程勘察中水文地质问题分析研究的内容及采用的方法,以消除或减少地下水对岩土工程的危害.
作 者：胡丽梅 邢宏汞 作者单位：湖北国土资源职业学院刊 名：科技信息英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(22)分类号：P64关键词：水文地质 危害 工程勘察
地下水的危害 第3篇
【关键词】地下水；危害；水文地质勘察
1.地下水对岩土工程危害的分析
1.1从地下水升降变化方面来看。
1.1.1由于地下水上升而形成的对岩土工程的危害。从人类活动因素方面讲，使得潜水位上升的原因如下：工业废水的排放、工程建筑施工用水点的地下渗透、生活污水的渗透、农作物灌溉用水的渗透等等；从水文气象因素方面来讲，有以下集中因素会导致潜水位的上升：降水量的增加、气温的升高导致的河流汛期的到来等等，这是是对地下水动态影响最为普遍的因素；从地质因素方面来讲，含水层土壤的渗透性、地震等等都会使地下水的水位受到影响。因而，我们认为地下水水位的上升是众多因素综合的结果。它会对岩土工程引起以下几种危害：（1）使土壤受到地下水的浸泡而形成沼泽或者被盐渍化，同时，由于地下水会对建筑进行腐蚀，使建筑物的耐久性受到影响；（2）地下水的上升使土壤中含水量增加，加大了土壤的重量，在一些斜坡、河岸地区极易发生一些不良地质现象，例如滑坡、崩塌等，使地质灾害的发生率增加；（3）地下水水位的上升导致一些粉细砂、粉土的含水量超过饱和而被液化，极易导致土壤颗粒被渗流带走而形成管涌和流砂现象的产生；（4）地下水水位的上升使得一些岩土受到水的侵蚀、水解、浸泡而被软化，导致建筑物抵抗剪切破坏的极限能力降低等。
1.1.2从地下水水位下降方面来看。通常，人为因素是地下水水位下降的主要原因，导致地下水水位下降的人为因素如下：对地下水的大量抽取、在河流的上游筑坝导致下游地下水水位下降等等。地下水水位的下降会导致以下几种岩土工程的危害形成：
1.1.2.1由于地下水位的下降，而导致地表受到的地下水的浮力减小，从而导致地质灾害的发生，例如地面塌陷、地裂缝等，影响建筑物的稳定性，使得人类的生命、财产的安全受到威胁。
1.1.2.2对水资源的浪费和无节制的抽取地下水，导致水资源的枯竭、水质的恶化，恶化了生态环境，严重地威胁着人类的生存居住环境等。
1.2从地下水的动力作用方面来看。通常，处在天然状态下的地下水不会对岩土工程造成危害，因为其动水压力的作用都比较微弱。然而，地下水天然动力平衡的条件在人为工程活动中受到影响，动水压力被改变会导致例如流砂、管涌、基坑突涌等严重的岩土工程危害，使得工程质量和施工人员、工程的安全受到影响。
2.在进行工程地质勘察中水文地质勘察过程中需要注意的事项
2.1在工程地质勘察中水文地质勘察的基本要求方面应进行明确要求。
2.1.1查明相关的水文地质条件（1）区域性气候资料，如降水量、蒸发量、历史水位、水位变化趋势；地下水补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及对地下水位的影响。（2）主要含水层的分布、厚度及埋深，各含水层和隔水层的埋藏条件、地下水类型、流向、水位及其变化幅度；通过现场试验测定地层渗透系数等水文地质参数。（3）场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响。（4）是否存在对地下水和地表水的污染及其可能的污染程度。
2.1.2水文地质问题评价内容
2.1.2.1查明地下水在天然状态及天然条件下的影响，分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况，及对岩土体和建筑物的不良作用。
2.1.2.2按地下水对工程的作用与影响，提出在不同条件下应当重点评价的地质问题并提出防治措施。如对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对混凝土及混凝土内钢筋的腐蚀性；对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地，应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用；在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时，应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性。
2.1.2.3密切结合建筑物地基基础类型（如基坑工程、边坡工程、桩基工程）和施工需要，查明有关水文地质问题，提供所需的水文地质参数。
2.2对工程勘察中水文地质参数的测定给予足够的重视。
2.2.1地下水水位的测定，在工程地质勘察中，凡遇含水地层时，均应测定地下水位。其中静止水位的量测应有一定的稳定时间，其稳定时间按含水层的渗透性确定，需要时宜在勘察结束后统一测静止水位；当采用泥浆钻进时，测水位前应将测水管打入含水层中20cm或洗孔后量测；对多层含水层的水位量测，必要时应采取止水措施与其他含水层隔开。
2.2.2测定地下水流向可用几何法，并同时量测各孔内水位，确定地下水的流向。地下水流速的测定可采用批示剂法或充电法。
2.2.3抽水试验应符合抽水试验方法可根据渗透系数的应用范围具体选用不同的方法；抽水试验宜三次降深，最大降深应接近工程设计所需的地下水位降深的标高；水位量测应采用同一方法和仪器，读数时对抽水孔为厘米，对观测孔为毫米；当涌水量与时间关系曲线和动水位与时间的关系曲线，在一定范围内波动，而没有持续上升和下降时，可认为已经稳定；抽水结束后应量测恢复水位等规定。
参考文献
[1]李建生：工程勘察中水文地质问题分析研究[J].中国新技术新产品，2010，（03）：93～94.
[2]高峰，段永强：工程勘察中地下水作用问题浅谈[J]常州工学院学报，2008，（S1）.
警惕地下水对岩石工程质量的危害性 第4篇
1 地下水对岩石工程实施过程中产生的影响
(1) 地下水粘性土质的危害, 不同的土质对岩石工程的影响是不同的, 对于粘性土质来讲, 当地下水的水量逐渐增多时, 粘性土质的抗剪强度将会急剧下降。这样便会造成土质疏松和滑动甚至是塌方, 并会造成二次伤害。岩石工程人员对粘性土的土质认识不到到位, 简单认为是一种细颗粒的土质, 却往往忽视了粘性土的本质是比微小颗粒表面积更大的颗粒土。就对矿物质本身来说, 颗粒本身并没有任何的强度, 在岩石工程中的地下水一般是潜藏在较为深层的地底下, 但是在岩石工程的施工中, 潜藏在岩石中的地下水便会通过岩石的细缝渗透出来, 便会造成土壤的稀疏, 造成对岩石工程的质量的威胁。当干燥的粘性土质遇上结合水, 结合水本身是不带有任何的静电压力, 之后两者之间相遇便会产生较强的抗剪强度。但是当粘性土的水量较多时, 这样自由水的渗透使得细小的颗粒之间的距离拉大, 使其两者产生排斥性, 从而让粘土失去吸附能力。
(2) 地下水对砂土产生的影响是最为明显的, 当砂土中的水量逐渐增多时, 在岩石工程中很容易发生流沙和管涌现象的发生。当流沙现象发生时, 砂土会明显超出其所能承载的范围, 造成岩石施工人员无法开展正常的工程作业, 土方会出现边挖边漏的现象, 影响到岩石工程中设计的深度。当流沙现象出现时, 很容易引起土层的塌方或者是地基土层的移动, 造成岩石工程的地基被挖空, 严重时还会引起地表的塌陷和建筑物的倒塌, 从而导致原先预期的地下管道和路线被破坏。当管涌出现时, 将会在地表形成空洞, 破坏岩石地基的抗击强度, 影响地表建筑的安全。
(3) 地下水的升降变化对于岩石工程的影响, 在岩石工程的勘探的过程中, 对地下水的升降变化通过人为地去改变, 将会促使岩石表面产生膨胀性的变化, 严重时将会形成土层破裂, 影响地表建筑地基的稳定性, 当地下水升降变化加大时, 不仅造成岩石的膨胀压缩性的特性改变, 更会加剧建筑物本身的不稳定性。在对于建筑工程中, 地下水升降的稳定性直接关乎到工程施工的进度, 这就需要技术人员对地下水在基础底面的压缩变化有大致的了解, 当地下水位在压缩层范围呈现着上升的趋势时, 这将会软化在建筑物下面的地基土, 让土壤的抗剪强度下降, 建筑物将会发生较大范围的沉降变化, 如果是水位在压缩范围的以下, 极有可能造成岩石自身的重力增强, 引发建筑物地基的下沉, 在另外一方面, 不同土质的特质不同, 或者是土质的不相同分布和地下水的突发性的升降, 这些众多的因素将会直接改变建筑物的形态。
2 地下水对岩石工程的预防措施
(1) 集水井明法的运用, 在实施岩石工程时, 要注意在基坑的四周和两侧挖多条排水沟渠, 并开挖多出集水井, 将这基坑周边的水渠引流到集水井中, 从而使岩石细缝中渗透过来的水量及时得到处理, 集中进行排水处理, 并用水泵排出基坑外, 这种集水井明法是一种既经济又实惠的处理方式, 这不仅可以避免发生流砂现象的出现。万一出现流砂现象, 也可以用井点降水的方法进行解决。
当基坑挖到建筑地基以下, 可以采取集水井排水法进行排出基坑内的积水, 在发生流砂现象时, 要注重流砂现象的特点就是动水压力的大小与方向的改变, 所以要想切实堵住流砂, 就必须要减小动水压力或者是改变动水压力的方向。而在岩石工程中比较常见的方法是抢挖法和井点降低地位法等等施工方法。
(2) 井点降水法的创新运用, 主要体现在施工过程中比较简便和施工难度低方面, 最为重要的一点是能够利用基坑周围的深井, 利用水泵将地下水抽出地下水, 让地下水的水位一直保持在坑底, 直到相关的工程竣工之后。在这一过程中, 要注重保持土层的干燥, 从而极大保护着岩石工程的高质量。在另外一方面, 培训相关的技术人员对井点降水法的实际运用能力, 而井点降水法的运用将会极大改善工程施工人员的施工条件, 防止流砂的发生。以此同时, 要充分利用地下水在这一方法中的特性, 利用地下水位的升降时发生的重力作用和土层的自重作用, 促使土质之间强度更强, 从而达到增强基层土层的压密度, 提高地基土层的承载能力。
(3) 对帐幕法特殊性的灵活运用, 在整个的岩石施工过程中, 帐幕法一种相比其他的施工方法而言具有独特的优势, 更值得施工人员的注意的是, 该方法的运用具有一定的特殊性, 对相关工程技术人员的技术要求相对较高。帐幕法的运用一定要体现灵活性, 并根据施工环境的具体情况来定, 这就是要求工作人员对施工现场的情况非常熟悉, 能够巧妙运用帐幕法中的特性进行设置符合要求的介质, 通过冻结地下水或者是搭设板桩等等这些能够设置防水的介质达到防止地下水的侵入, 这样能够有效阻止地下水对岩石工程的渗透, 避免对岩石工程质量和安全性造成伤害。但是, 通过设置帐幕法并不是都能够见效, 这种帐幕法往往被运用到深基坑的工程中, 对于一些基坑内的浅水还是比较适用于井点降水法和集水井明法。
3 结语
在我国的岩石工程的勘探中, 注重地质环境系统中的水文地质, 其中特别要警惕地下水对岩石工程质量的危害性, 注重地下水对岩石工程的防护措施机制。所以, 相关的工程技术人员不断提高技术水平, 组织工程技术人员进行实地考察, 准确合理地查明地下水的活动规律和特征, 并利用好岩石工程的相关资料, 采取积极的应对策略, 并掌握科学的技术手段, 将地下水对岩石工程的危害性降到最低, 为此, 工程技术人员要做到立足岩石工程的实际情况, 不断创新相关的技术手段, 建立健全相关的工程技术人才队伍, 只有这样才能加强岩石工程的高质量水平。
摘要：地下水问题是在整个的岩石勘探工程中最为重要的步骤, 但是又很有容易让岩石工程技术人员忽视, 这就需要相关的技术人员要逐渐重视在岩石工程中处理地下水的问题, 而地下水问题是在地质环境系统中最脆弱的环节, 那么, 要如何消除地下水对岩石工程的威胁, 这已经成为了岩石工程技术人员摆在眼前最难迈过的一道技术难关。
关键词：地下水,岩石工程,危害性
参考文献
[1]蔺彦.浅谈地下水对岩土工程的危害[J].才智.2010 (10) .
[2]钟铭金.工程地质勘察中水文地质研究[J].价值工程.2011 (09) .
地下仓库火灾烟气危害性研究 第5篇
关键词：地下仓库,大涡模拟,火灾烟气,辐射
地下仓库因其空间有限、可燃物较多、物品堆放密集、通道狭窄, 一旦发生火灾, 空气对流差, 温度上升快。可燃物产生大量烟雾, 从起火部位以1 m/s的速度向四处扩散, 迅速充满整个空间, 呈现聚积不散的状态, 能见距离仅为2～5 m。燃烧释放出的热量在封闭空间迅速聚积, 使火场温度急剧上升, 极易引燃周围商品和其他物质, 火灾蔓延速度快, 难以控制, 其火灾扑救较地上火灾困难得多。
近年来湍流大涡模拟方法 (LES) 在建筑火灾的场模拟中得到了较多的应用, 并已开始应用于通风不良的地下建筑物内火灾烟气运动及其控制的研究。与基于k-ε模型的湍流统计平均模拟相比, 大涡模拟具有精度较高、可以反映火灾的瞬态湍流特性等优点。随着计算机技术的发展, 大涡模拟的计算量也越来越处在可接受的范围之内。地下仓库内可燃物密集, 一旦某存放单元物品着火, 产生的烟气将在仓库内形成烟气层, 烟层中的热辐射是引发轰燃的一个可能条件, 过高的辐射热会引燃附近的可燃物, 由此引发整个仓库的轰燃, 造成巨大的火灾损失。因此, 避免地下仓库中热辐射起火是十分必要的。
地下仓库全尺寸火灾实验成本较高, 而小尺寸模型实验在真实反映火灾场景方面也有其缺陷。笔者通过对着火后烟气辐射模型的研究, 提出了仓库内烟层的临界温度数据, 然后利用美国NIST开发的基于大涡模拟技术的火灾动力学软件FDS模拟计算分析, 得出在设定火灾场景下车库内烟气蔓延的情况。
1 辐射模型及判断标准
1.1 货物着火辐射模型
假设每个货架单元尺寸为1.5 m1.5 m2 m, 如果按相邻货架的表面测量, 平均相隔距离为1.5 m、2 m、3 m。当某件货物燃烧, 相邻的货架很可能受热辐射而被引燃。假设木材燃烧的热释放速率 (HRR) 为Qf, 那么相邻货物表面的辐射热可由式 (1) 表示。
undefined (1)
式中:Qf为火源热释放速率, kW;x为着火货物中心到相邻货物表面的距离, m。
1.2 烟气辐射模型
货物着火后, 会在房间顶部形成温度较高的热烟气层, 可以把烟气层看作一个辐射面, 从烟气中辐射到货物表面的热能可由式 (2) 表示。
Is=εσT4sFs (2)
式中:Fs为货物表面烟层形状因素;ε为烟层的辐射率;σ为史蒂芬-波尔兹曼常数;Ts为烟层温度, ℃。
1.3 判定标准
假设货物为木质材料, 木材的临界辐射热通量约为25 kW/m2。为了保证木材表面所受的辐射热能≤25 kW/m2, 烟气的温度不应该超过烟层的临界温度, 而烟层的临界温度可由式 (3) 表示。
undefined (3)
按照最保守的估计, 得式 (4) :
undefined (4)
通过以上分析, 为了避免木质货架被热烟气引燃, 烟气判定标准为Ts<272 ℃。
2 计算条件
选取某大型地下仓库的一个防火分区, 计算区域为整个仓库 (依照初步设计, 该地下仓库没有防排烟系统, 不考虑通风) 。如图1所示, 该防火分区长31 m, 宽33 m, 高3.1 m。顶棚有两根结构横梁作为挡烟垂壁将整个空间分成了3个平行的防烟分区。挡烟垂壁高0.17 m, 宽0.3 m。该防火分区设置有两个疏散口通往楼梯间 (称为楼梯疏散口) , 楼梯间通过顶棚开口与环境相通, 开口尺寸为楼梯间面积的1/3, 长2.25 m, 宽3 m, 位于楼梯间顶棚右侧。墙壁、顶棚和地面为300 mm 厚的水泥。整个区域的网格划分为828212。
为了真实地模拟着火仓库内火灾的发展和蔓延, 对着火的货物和相邻的货架单元进行网格细化, 在着火货物单元和相邻单元内网格划分为646412。建立的火灾场景几何模型网格精度, 如图2所示。
由于FDS将所模拟的火灾场景中的几何实体均简化成长方体, 计算网格也仅能采用长方体结构化网格, 故对火源形状进行了简化。初始状态下空气处于完全静止状态。采用正方形气体丙烷燃烧器模拟点火源, 燃烧器水平放置于木质货柜上, 面积为0.2 m2。火源为快速增长的t2火, 即Q=0.104 69 t2, 其最大热释放速率为368 MW。采用火灾动力学模拟软件FDS 5 进行计算。计算中对墙壁、地面与顶棚均采用厚壁假设, 环境温度取20 ℃。
热释放速率是表示火灾发展的一个重要参数, 通常需要通过实验确定。比较实验和数值模拟中的热释放速率, 根据实验结果修正数值模拟中的参数, 可达到较好的结果。火源功率通过式 (5) 进行计算:
undefined (5)
式中:undefined为火源功率, kW;undefined为质量损失速率, kg/ (m2s) ;ΔHc为木材的燃烧热, kJ/kg;Af为货架的燃烧表面积, m2。各变量的值如表1所示。
3 计算结果
图3给出了货架开始燃烧后周围空间的温度分布状况、火灾产生的烟气对周围物品的影响。顶棚的烟气温度达到了720 ℃, 与着火货架相邻1.5 m的货架温度也达到了370 ℃, 所受的辐射热通量达到了木材的临界辐射热通量, 将被引燃。图4与图5反映了着火货架对其他相邻货架的热辐射强度的变化。随着火源强度变大, 1.5 m、2 m和3 m远的货架表面辐射热通量分别达到了36 kW/m2、20 kW/m2、14 kW/m2。根据烟气判定标准, 烟气不会引燃其他货架。
图5是热量积累量图, 显示了火焰对周围物体的辐射热有很强的积累效应, 这会使木质材料产生热解, 如果长时间接收辐射热, 有可能在积累到一定量后发生燃烧。在后续研究中对这一现象做进一步的探讨。
4 结 论
采用性能化设计的方法, 建立了辐射模型, 通过对地下仓库内烟气辐射模型的分析, 给出了烟气的温度判据, 然后运用FDS对该地下仓库的火灾及烟气发展过程进行了模拟计算, 得出了火焰周围温度和热辐射分布状况。通过研究得出以下结论:
(1) 为了避免货架被热烟气引燃, 根据烟气辐射模型对该仓库进行分析计算, 可得烟气判定标准为Ts<272℃;
(2) 火灾充分发展时, 顶棚处烟气最高温度可达720℃。根据烟气判定标准, 距离火源1.5 m处的货架会被引燃, 其他货架不会被引燃。
参考文献
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地下水的危害 第6篇
关键词：地下建筑,火灾扑救,排烟
当火情发生的时候, 物质燃烧就会出现烟雾, 同时其中还有毒素, 都会危及到人的生命。在火情之中, 烟雾是最为严重的要素, 在众多的实际案例中, 我们发现, 导致人死亡的要素中, 以烟雾居多。如某国从1979~1990年对火灾死亡人数有着较详细的分类统计, 详见表1。
通过分析我们发现, 在所有的死亡中, 由于烟雾导致的大约占到十分之七, 同时这个比例还在不断的上升。我们都知道地下的区域不同于地表, 它存在于岩体中, 首先不论是其构造亦或是空间等都不如地上的条件好, 其次, 其受到建筑布局的影响, 进出口的开口很麻烦。第三, 不具有优秀的自然通风特征, 一般是借助设备来进行。最后, 无法实现自然采光, 一般是借助人工形式的。所以, 当其出现火情之后, 其烟雾的影响要较地表更为严重。
1 此类建筑中烟气的严重性特征
1.1这类区域非常的窄小, 而且是密闭的, 使得火情出现的时候, 其烟雾量非常大, 而且烟雾会在短时间中充斥在整个区域之中。在这种情况中, 材料燃烧出现的热量以及烟雾会因为空间是闭合的, 而使得烟雾留在建筑中, 不能够扩散掉。而且, 也因为其空间是密闭的, 当灾情出现的时候, 外在的气体无法进入其中, 此时燃烧不充分, 就更加的容易导致烟雾现象。因为空间封闭, 同时面积不大, 烟雾在短时间中就会充满整个房屋较之于地上的空间来讲, 危害性更加的严重。
1.2由于其相对闭合, 而且规模不大, 使得其自身的温度会在短时间中上升
烟雾无法释放出来, 容易导致热量积累, 气温增加的非常迅速, 会非常容易的就开始大规模的燃烧。当灾情出现之后, 其室温会快速的增加。而火灾后, 产生的火风压随着烟气温度的升高而加大, 反过来火风压又会推动烟气流动, 造成火灾危害区域的扩大, 导致火势加剧。分析发现, 这种建筑比地表的更加的容易发生轰燃反应。公安部四川消防科研所承担的“九五”国家科技公关课题“地下商业街烟气流动特性研究”, 在进行等值500kg火灾荷载的实体火灾实验中均出现了“轰然”现象;其中一次实验在点火后不至7分钟就出现了“轰然”, 造成火灾房间空气体积积聚膨胀, CO、CO2等有害气体的浓度迅速增加, 火灾温度上升很快。
1.3其烟雾释放影响到群众的撤退
当灾情发生的时候, 其进出口就会是人们撤退的关键区域, 一些地方还是烟雾的释放区域。此时, 烟雾的扩散和人们的撤退是朝着一个方向进行的, 烟雾的流速要高于人的速率, 导致撤退工作无法顺利的进行。除此之外, 其中的采光不是很好, 所以当灾情出现的时候, 加之烟气的笼罩, 人们根本的分不清方向, 无法撤退。如阿塞拜疆巴库地铁火灾就是烟气对人员疏散造成极大伤亡的典型案例, 发生火情的列车是位于隧道中的, 人们的撤离距离非常的长, 在烟雾中无法辨别方向, 使得很多人都丧失了生命。
2 其烟雾的流动趋势和发展特征
当发生火情的时候, 烟雾和附近的墙体接触变冷, 同时因为冷气流的存在, 导致其气温变低, 浓度下降, 而且会向着横向发展。当其温度非常高的时候, 其流速就很快, 和附近的气体的反映就不是很强烈。相反的, 当气温非常低的时候, 和附近的其他的融汇就会更加的强烈。火灾实验表明, 烟气从洞室进入通道后, 是以层流状态沿拱顶流动的, 烟气下降后, 受通道内的空气流影响。而形成紊流状态。从烟气在通道内的流动状态可知, 在发烟地点附近排烟最好, 其次是在烟气的层流区排出。如过烟雾流到进出口中的话, 许多烟雾就会顺着这些区域而扩撒。
当其发生火情之后, 其空间压会伴随着气温的增大而变化, 当火情很严重的时候, 就会出现火风压。它的发生会导致之前的通风体系受到影响, 导致它的气流方向发生变化, 使得火情加剧。原本安全的区域突发性的出现火情, 此时安全区域的群众也会受到影响。此时灭火材料不能进入到其中发挥作用。
3 关于其排烟科技
通过分析地下建筑火情的危害性特征, 合理的释放烟雾, 能够显著的提升场地的可见性, 对于尽快的应对火情, 减少救助失败有着非常好的意义。
3.1 关于排烟措施
为提升可见性, 降低毒气的影响, 合理的控制住火情的发展, 提升救助的效率, 工作者应该使用有效的排烟方法, 常见的方法有如下的一些:
3.1.1 自然排烟:
通过排烟口、排烟管道口及出入口, 利用空气自然对流排出烟尘。不过在现场中, 其功效并不是非常好, 速率不快, 一般不将其当成是主要的方法。
3.1.2 机械排烟:
利用强制动力形成空气对流进行排烟。它的效果非常好, 尤其是在开始阶段, 可以确保发生火情的区域的压力变小, 保证烟雾不会发展到别的方向, 可以确保没有着火的区域进行撤退工作。它的措施有两大类。一种是利用配置的排烟机、排烟车实施移动式排烟, 方式上既可确定一个远离火源的通道, 即未选用为进攻的通道实施排烟, 也可在距火源较近的通道, 即作为选用进攻的通道实施送风。这不仅可以通过其他出口驱散烟雾, 为内攻人员送上新鲜空气, 更能在送风软管的一定范围区间内形成一个正压无烟的安全地带, 作为抢险人员轮换休息地带。在实施移动排烟时, 输出口要尽可能放在室外, 送风时吸风口必须吸到新风, 所以在纵深距离长条件下排烟, 可采用排烟机、车接力, 效果更好。二是利用其固定排烟设备排烟。固定式排烟系统由防烟垂壁、防火防烟门、排烟风机、排烟管道、排烟口、自动控制设备等组成。相对来说, 固定式排烟系统更加及时、有效, 它不仅能在发现火灾的第一时间开始排烟, 而且一个设计优良的机械在火灾时能排出80%的热量, 使火场温度大大降低, 从而对人员安全疏散和火灾扑救起到重要的作用。
3.1.3 喷雾水排烟:
利用雾状水降温除尘, 喷雾射流产生的负压区起到驱烟作用。试验表明, 喷雾水排烟, 压力在0.7~0.8兆帕, 喷雾角在60度时效果最佳。此法适用于两个或数个出入口的地下建筑, 可从进风口或两侧出入口夹攻驱赶烟雾。在火场自然排烟速度慢、效果不佳, 又无机械排烟手段的情况下, 可集中二、三支喷雾水枪进行排烟排热作业, 效果很好。
3.1.4 泡沫排烟:
利用高位泡沫迅速充满空间, 以达到除尘排烟的目的。
3.1.5 化学排烟药剂:
利用药剂与烟气混合, 形成无毒沉降物而达到排烟目的。
3.2 排烟作业时的注意事项
在这种建筑中, 由于火情比较的特殊, 所以在排烟的时候要关注如下的内容:
3.2.1当排烟的时候, 要选取合适的机会和措施以及位置, 以此来避免由于排烟影响火情发展方向, 干扰到灭火活动。
3.2.2根据空气受热膨胀产生浮力的道理, 冷空气留在下面, 热空气悬浮在上面的规律, 最好是把排烟口设置在着火区的下风方向, 排烟效果的最好位置是距离顶部下表面高度1米以内的范围, 所以排烟机尽量要高。
3.2.3一般排烟只是适合用到开始时间段和之后的时间段, 在中间过程中, 其特征不是非常的明显。
3.2.4送风排烟不适用于地下空间气体火灾扑救, 强制送风的结果可能会导致可燃气体发生爆炸。
4 结束语
通过上面的叙述, 我们得知在地下建筑的火情救助工作中, 场地的状态非常的混乱, 必须结合具体情况, 采取优秀的排烟方法, 才可以合理的应对火情, 降低不利现象。
参考文献
[1]赵国凌.防排烟工程
[2]沈耀宗, 李金文, 黄扬起.特种火灾扑救和抢险救援.
