随着经济社会发展需求和建筑技术进步,数量越来越多和规模越来越大的隧道建筑快速出现并在人们日常生产生活中发挥着不可替代的作用。由于隧道空间狭长且受限的特性,高温有毒烟气在隧道内聚集,火灾扑救十分困难。近些年来,国内外陆续发生了一些造成群死群伤和严重结构损害的特大隧道火灾事故,引起了部分学者的广泛关注。本文通过缩尺寸模型实验的方法对隧道火灾现有研究较为欠缺的封堵和注氮灭火领域进行了如下几方面研究:通过改变火源功率和初始隧道通风条件,研究了开敞和封闭隧道对火源热释放速率、顶棚下方烟气最高温度和隧道纵向温度分布的影响。实验发现不同于开敞隧道,封闭隧道中燃烧分为发展、准稳定、衰减、二次稳定和熄灭五个阶段,火焰形态、热流和质量损失速率及火源正上方烟气温度均随燃烧阶段性变化。通过无量纲拟合的方法,得出了预测开敞和封闭条件下隧道顶棚下方烟气最高温度和纵向温度分布的经验公式,发现对隧道进行完全封堵会显著提高隧道内整体温度,但对隧道纵向温度分布规律影响不大。通过不同封堵状态和封堵时刻的组合,得出隧道火灾其受耦合作用影响的实验数据。实验发现,在0 s、50 s、200 s进行任意条件封堵,均能有效控制火灾发展,其中0 s和50 s实验组对燃烧抑制效果相差不大,且由于燃烧受到抑制,燃烧持续时间长于未进行封堵的对照组,而在200 s时刻,火源热释放速率会在封堵后快速下降,有效缩短燃烧时间。此外,封堵会显著提高隧道整体温度,其中低于对照组稳定烟气层高度进行封堵实验升温幅度最小,但其对燃烧的抑制效果与高于稳定烟气层封堵工况差别不大。由于火源衰减速度快,在340 s时刻进行封堵对隧道火灾发展无显著影响。通过在燃烧初始时刻和稳定阶段对隧道进行不同状态封堵并注氮,研究其耦合作用对隧道封堵注氮灭火效果的影响。实验发现在0 s时刻进行封堵注氮,封堵状态对燃烧的抑制和灭火时间的影响不大,平均灭火时间为118 s。在200 s时刻进行的不完全封堵注氮操作的工况灭火时间相近,平均为113 s,而完全封堵注氮灭火时间最短,平均77 s。除有效缩短灭火时间外,注氮能显著降低火源上方烟气最高温度,其中部分封堵因为有顶部开口的存在,氮气在顶棚填充速度越快,降温效果也会更为显著。0 s时刻封堵注氮工况顶棚下方最高温度显著低于200 s工况,且降温效果相近,平均差值为96.5℃。