城市化进程的加速发展对城市的交通承载力提出了更高的要求,近年来,世界上隧道工程大量涌现,在解决城市交通拥堵问题的同时,也造成了潜在的安全隐患。由于隧道结构狭长且相对封闭的特点,一旦发生重大火灾,如果不能迅速排出隧道内部的高温烟气,在受限空间内部迅速集聚的高温有毒有害的烟气,会造成不能及时撤离人员的呼吸窒息或死亡;若火焰直接射击到顶棚,造成顶棚钢筋混凝土结构的损坏,可能导致隧道顶棚因支撑力不够而坍塌,对人员生命安全造成危害,因此隧道火灾事故极易造成大量的人员伤亡和隧道结构损毁。以往的专家学者对竖井排烟进行了大量的科学研究工作,得到了顶棚最高温度、大气压、坡度、热释放速率和纵向风等影响火源燃烧的经验性定量公式;并且还研究了影响竖井排烟的竖井高度、竖井宽度、竖井布置方式等因素,并得出了用于判断不同条件竖井排烟吸穿的Ri值。而前人的工作大都不考虑排烟过程对火源燃烧的影响,把热释放速率设定为定值,然而竖井自然排烟是一个动态变化过渡到稳定的过程,火源燃烧受竖井排烟过程的影响。在实际工程中,竖井排烟常常以竖井组的形式出现,而目前相关研究主要关注单个竖井的排烟效果,未考虑竖井组之间的协同排烟过程。因此本文针对多竖井下的自然排烟,研究了竖井高度、竖井间距、油盘尺寸和竖井位置对火源燃烧和竖井排烟的影响。本文采用1:10小尺寸镜像实验台,研究了单竖井和多竖井在不同竖井位置、竖井高度、竖井间距对火源燃烧的影响。本文的结果表明:多竖井的存在能显著提升油盘的燃烧速率;火源的燃烧功率随竖井高度的增加而增加;而随着竖井间距增大,火源功率先增大后减小;三竖井相对于双竖井,火源功率提升显著,说明三竖井的存在能明显提升燃料的燃烧强度。此外,随着油盘尺寸增大了,竖井自然排烟对火源燃烧的影响减弱;隧道顶棚温度在纵向上呈现指数衰减规律,相比于单竖井和双竖井,三竖井不仅对燃料的燃烧有较强的促进作用,导致更大的顶棚温升,并且三竖井对竖井口附近的高温烟气控制效果也更显著。对于竖井组对竖井排烟的影响表明:当竖井尺寸较大、竖井较高时,会导致竖井发生吸穿影响到竖井的排烟效果。三竖井相对双竖井和单竖井,其能较好的将高温烟气控制在竖井中间,并且其有较大的竖井烟气排放量和较高的CO体积分数。此外,对有多个竖井的竖井口气体质量流量随着距离火源位置的增加成递减趋势。运用理想排烟模型对变竖井高度和变竖井间距的竖井口排出烟气的流量进行定量分析,发现当竖井吸穿或边界层分离现象发生时,不利于烟气的排放,而双竖井和三竖井均能对此有所改善。