如何驗證超高逃生管道的可靠性

針對我國每年的隧道塌方事故，首次對隧道施工應急救援通道進行了設計研究。以前我國都是采用的鋼管，但這種鋼管逃生管道普遍存在安裝很不方便，運輸也不方便，幾乎沒有韌性，強度不高的缺點。近幾年來，隨著國外大部分都采用了新型材料（超高分子量聚乙烯）的逃生管道，我國也開始著手研究新型逃生管道的可靠性，

如何驗證超高逃生管道的可靠性

1.逃生管道價格（新型材料）結構尺寸設計

阿爾文·R·蒂利指出，在全身進入式上下通行的圓形洞口底部出入口爬行通過時，圓管的最小值585mm。?因此，公路隧道施工新型應急救援通道的內徑必須≥585mm，才能保證人體的正常?通過。?同時，考慮到公路隧道施工現場的實際情況，應急救援通道的外徑不宜過大，否則對施工的影響較大，故取超高分子量聚乙烯管道的外徑為直徑800mm（或是860mm）。

2.新型逃生管道價格薄厚徑設計

薄壁圓管在受到隧道頂部大能量塊石側向沖擊的過程中，結構下半部分的整體彎曲變形較小，變形以沖擊點局部凹陷為主。根據Hertxz接觸力學理論，采用Thornton假設，設材料具有理想彈塑性，則兩接觸物體之間的接觸壓力，在能量分析的基礎上，圓管受到側向沖擊時局部凹陷值△與側向載荷?P之間的關系，則可推出圓管受到側向沖擊時局部凹陷值，為圓管材料的屈服應力；Ｈ為圓管的厚；Ｄ為圓管的直徑。

逃生管道價格（分子量約為250萬），規格為Φ超高分子量聚乙烯*30mm其主要參數取值為：屈服強度σ1=3.7GPa，彈性模量：E1=700MPa；泊松比ν1=0.42；?密度：ρ1=950kg/m3 。

沖擊試件為塊狀花崗巖，初步選定巖塊直徑為0.67m，巖體參數取值為：彈性模量?E2=40GPa，泊松比ν2=0.2?，密度ρ2=2500kg/m3。巖塊重量?W=400kg。

取隧道中心及邊頂部到圓管頂部的高度的極限值H為7m和5m,將塊石自由釋放，分別對逃生管道價格和鋼管進行沖擊，此時可根據能量守恒定律計算出巖塊下落速度，分別為v1=11.7m/s和v1=9.9m/s。?取不同圓管壁厚H進行計算，隨著圓管壁厚的增加，塊石下落引起的圓管凹陷變形值越來越小。當塊石下落高度ｈ＝7ｍ時、壁厚Ｈ＝24mm時，逃生管道價格的凹陷變形值Δ＝0.048m，約為圓?管直徑的8%；當下落高度h＝5ｍ時、壁厚Ｈ＝24mm時，凹陷變形值?Δ＝0.038m，變形值更小。此時，逃生管道價格變形凹陷后，管內的通行空間為740mm，滿足人體工程學要求，人能安全通過應急通道。當壁厚較小時，變形值增大，可能不安全，當壁厚更大時，盡管安全性增加，但管材重量?也隨之增加，致使成本上升，搬運困難。?因此，設計中取逃生管道價格壁厚為30mm是適宜的。（因此逃生管道的規格為800*30或是860*30）?

3.逃生管道價格連接部件設計

逃生管道價格主體部分采用超高分子量聚乙烯管道，并在端部設有加強護層，連接部件有鋼絲繩、鐵鏈及其端部掛鉤。為了在隧道發生坍塌事故時，相關人員方便在逃生管道價格中攀爬，在通道周向每隔120°栓系一攀爬繩本著拆裝方便的原則，逃生管道與逃生管道之間的連接方式為抱箍連接。故在安裝施工組織中較為方便，當首次安裝時，只需將兩管對接，用抱箍上緊扣牢，依據抱箍現有的孔，用鉆往管管上打孔近穿螺栓即可。其中，鋼絲繩端頭和鐵鏈端頭為掛鉤，鐵鏈長度可根據扣緊程度由掛鉤扣在鐵鏈圓環上的位置?自由調節。

如圖連接方法。

4.逃生管道價格可靠性驗證

試驗目的.通過將尺寸規格相近的逃生管道價格與鋼管分別進行抗沖擊試驗，論證超高管應用于公路隧道坍塌救生應急救援的可行性。