随着我国工程建设的发展,因地形、工程原因出现了曲率半径越来越小且有坡度的螺旋隧道,螺旋隧道发生火灾情况有别于直线隧道,螺旋隧道火灾蔓延规律也有所不同。螺旋火灾中烟气蔓延研究对隧道设计以及火灾救援具有理论指导意义和应用价值。本文以螺旋隧道为研究对象,进行了理论对比分析和数值模拟研究,其主要研究内容与结论如下:(1)采用数值模拟方法研究半横向通风方式下坡度隧道火灾过程中的排烟方法,分析了不同排烟方法时的排烟范围均匀系数λ和排烟热效率α,结果表明:在理论排烟量计算中发现,坡度为0%~1.5%时,标准排烟方法可以有效地控制烟气在隧道内蔓延;当坡度1.5%<X<3%,下坡方向烟气由于浮力的作用被控制在排烟口附近,此时为了有效排烟并同时提高风机排烟热效率,可采用上坡单侧排烟方法;当坡度X>3%时,由于烟囱效应作用使得隧道内的烟气蔓延速度加快,烟气迅速逃离排烟口蔓延至隧道出口,此时应在上坡方向增加纵向通风以抑制烟气的回流,才能更好地限制烟气蔓延。(2)采用数值模拟方法对不同曲率的曲线隧道火灾时的烟气流动进行研究,并结合烟气受力的数量级大小比较与曲率几何结构特点,分析了曲线隧道曲率对火灾烟气的影响作用范围及程度。结果表明:曲线隧道火源附近与中线等距的外侧烟气温度值和速度值比内侧高,这个差值随着曲率的增大而增大。火源功率的大小会改变临界值R的大小,火源功率越大临界值R越大。(3)对不同坡度不同曲率半径的螺旋隧道火灾进行数值模拟研究,将螺旋隧道火灾与坡度隧道和曲线隧道火灾进行对比分析。结果表明无论是在坡度隧道还是螺旋隧道中,烟囱效应对隧道火灾烟气蔓延的影响规律都同样适用,对上坡方向的烟流都有推动促进作用,对下坡方向的烟气流动都有抑制作用。坡度越大,烟囱效应作用效果越强烈;螺旋隧道火灾中曲率对火灾烟气蔓延的影响范围与曲线隧道火灾中的相同,但是曲率影响效果有所差别,烟囱效应在螺旋隧道火灾上坡方向,内外的烟气的速度和温度差值会先增大后减小。本文的理论研究,可为螺旋隧道的设计、火灾控制提供参考借鉴。