社会的发展和进步极大满足了人们的物质需求,人们越来越注重精神和更高层次的需求的同时,也对社会基础设施和路网建设提出了更高的要求,近年来,公路隧道快速发展,体现在总长度和数量增加,交通隧道的发展尽管有效的缓解了交通压力,给人们出行带来很大便利,但同时隧道火灾的频率升高、规模也在不断扩大。由于公路隧道特殊的狭长型结构,一旦发生火灾且得不到有效的控制将造成人员伤亡、直接和间接经济损失和恶劣的社会影响,隧道火灾安全问题已成为不可忽视的且亟待解决的问题。据统计,火灾中85%以上的死者皆因烟尘及有毒气体的吸入昏迷致死,因此在隧道内开展经济有效的烟气防控措施对人员逃生具有重要意义。本文以全尺寸隧道为研究对象,采用FDS数值模拟方法,还原验证了前人使用的小尺寸模型,首先研究了20组工况下烟气特征参数变化的规律。研究结果表明:(1)根据相似性原理还原后的全尺寸模型在相同工况下的模拟结果与小尺寸实验基本一致;(2)水幕系统降低遮光率和隧道截面总热量的效果随线性喷水强度增加而增强,当线性喷水强度增至一定程度时,遮光率和隔热效率无明显变化,对于中、大型规模火灾,水幕有效作用时间出现减少的情况;(3)火源功率为5,20,30 MW的小、中、大规模的隧道火灾,综合考虑经济性和水幕效果,建议分别选择水幕的线性喷水强度为8,14,16 L/(s?m);相同线性喷水强度下,不同规模的隧道火灾,烟气遮光率变化趋势不同,水幕的失效过程不同。为了优化选择水幕和机械排烟系统作用下最佳防排烟方式,探究排烟速率、水幕排烟口间距和火源位置对烟流分布的影响,本文又通过18组模拟工况下排烟效率和烟气特征参数变化规律的研究,结果表明:(1)20MW的火源功率下,排烟速率为60m~3/s、水幕排烟口间距为12.5m时排烟效率较高且烟气特征参数满足安全要求,考虑防排烟的有效性和经济性,选为最优防排烟组合方式。(2)侧壁单独作用时火源位置横向变化对水幕外侧壁CO浓度、温度的影响比水幕单独作用纵向变化的影响要小,对排烟效率影响则较大;(3)侧壁和水幕共同作用下火源纵向位置的变化对CO浓度影响相比于水幕单独作用时的影响较小,对温度的影响则较大;侧壁和水幕共同作用时火源横向位置的变化对温度的影响相比于侧壁单独作用时的影响也较大,对排烟效率的影响则较小。(4)火源位置纵向变化对水幕外辐射热通量的影响比横向变化的影响大;当火源在靠近水幕处横向变化时,水幕后近侧壁处辐射热通量明显高于远侧壁处,并随火源与近侧壁的距离减小逐渐增大。