新型隧道逃生管各项参数的设计依据

超高分子量聚乙烯逃生管是一种代替钢制逃生管的新型逃生管材，它不仅性能*，而且设计也非常合理。外观漂亮、环刚度高、耐压性好、不易变形等众多优点使得逃生管道不仅是有颜值的管道，更被称为是一种有内涵的管道。它的特点是根据以下几点设计依据设计出来的。

1、颜色依据

   安全色是表达安全信息的颜色，表示禁止、警告、指令、提示等意义。其中黄色表示注意、警告的意思。需警告人们注意的器件、设备或环境涂以黄色标记。如警告标志、交通警告标志、道路交通路面标志、皮带轮及其防护罩的内壁、砂轮机罩的内壁、楼梯的*级和zui后一级的踏步前沿、防护栏杆及警告信号旗等。

    超高分子量聚乙烯逃生管用橘黄色来警告人们时刻注意安全。

2、选材依据

   新型逃生管材料是经过严格的选择之后挑选出来的目前的逃生管材料，选用被人们称为“令人惊异的塑料”的超高分子量聚乙烯为材料，使管道具有高抗冲击性、高耐压性以及高耐磨性等优良特性。它的重量只有钢管的1/8左右，拆装搬运非常方便。

3、口径依据

   根据应用人体测量学的美国专家阿尔文·R·蒂利对人体测量学的研究成果可知，人在爬行移动时，较舒适的情况下爬行高度为800mm，爬行长度为1520mm，阿尔文·R·蒂利指出，在全身进入式上下通行的圆形洞口底部出入口爬行通过时，圆管的直径为800mm。

因此，公路隧道施工新型应急救援通道的内径必须≥585mm，才能保证人体的正常 通过。 同时，考虑到公路隧道施工现场的实际情况，应急救援通道的外径不宜过大，否则对施工的影响较大，故取超高分子量聚乙烯隧道逃生管道管道的外径：800mm。

4、壁厚依据

      薄壁圆管在受到隧道顶部大能量块石侧向冲击的过程中，结构下半部分的整体弯曲变形较小，变形以冲击点局部凹陷为主。 

根据Hertxz接触力学理论，采用Thornton假设，设材料具有理想弹塑性，则两接触物体之间的接触压力，在能量分析的基础上，圆管受到侧向冲击时局部凹陷值△与侧向载荷 P之间的关系，则可推出圆管受到侧向冲击时局部凹陷值，为圆管材料的屈服应力；Ｈ为圆管的厚；Ｄ为圆管的直径。 

公路隧道逃生管（分子量约为250万），规格为Φ300*30其主要参数取值为：屈服强度σ1=3.7GPa，弹性模量：E1=700MPa；泊松比ν1=0.42； 密度：ρ1=950kg/m3　。

冲击试件为块状花岗岩，初步选定岩块直径为0.67m，岩体参数取值为：弹性模量 E2=40GPa， 泊松比ν2=0.2 ，密度ρ2=2500kg/m3。 岩块重量 W=400kg。 

取隧道中心及边顶部到圆管顶部的高度的极限值H为7m和5m,将块石自由释放，分别对公路隧道逃生管和钢管进行冲击，此时可根据能量守恒定律计算出岩块下落速度，分别为v1=11.7m/s和v1=9.9m/s。 取不同圆管壁厚H进行计算，不同壁厚尺寸的圆管冲击变形值得计算结果如表1 所示。

   从表1中可以看出，随着圆管壁厚的增加，块石下落引起的圆管凹陷变形值越来越小。当块石下落高度ｈ＝7ｍ时、壁厚Ｈ＝24mm时，公路隧道逃生管的凹陷变形值Δ＝0.048m，约为圆 管直径的8%；当下落高度h＝5ｍ时、壁厚Ｈ＝24mm时，凹陷变形值 Δ＝0.038m，变形值更小。此时，公路隧道逃生管变形凹陷后，管内的通行 空间为588mm，满足人体工程学要求，人能安全通过应急通道。当壁厚较小时，变形值增大，可能不安全%当壁厚更大时，尽管安全性增加，但管材重量 也随之增加，致使成本上升，搬运困难。 因此，设计中取公路隧道逃生管壁厚为30mm是适宜的。

   正是依据了以上这几种设计标准，超高分子量聚乙烯逃生管才有如此多的优点，不仅颜值高、重量轻、管壁光滑，更重要的是结实耐用、抗冲击性好、综合性能更*，这些都是其他逃生管道无法相提并论的。