Études experimentales et numériquespour l’évaluation du brouillard d’eau

dans le tunnel du Mont-BlancSylvain DESANGHERE1, Éric CESMAT1, David GIULIANI2

(1) Lombardi (France), (2) GEIE TMB (France)

Pour plus d’information : sylvain.desanghere@lombardi.group

1. APERÇU GÉNÉRAL

Études sur l’utilisation du brouillard d’eau dansle tunnel du Mont-Blanc :

Bibliographie sur les systèmes fixes de luttecontre l’incendie (SFLI) existants

Évaluation expérimentale des performancesde différents types de SFLI à l’échelle 0.8

Simulations numériques pour évaluer l’in-teraction entre le brouillard d’eau et leséquipements et procédures en place

2. CAMPAGNE EXPÉRIMENTALE15 essais incendie ont été réalisés dans lagalerie de test TST (San Pedro, Espagne) [1, 2].

3 types de SFLI : sprinkler, brouillard d’eaubasse pression et haute pression

2 types de foyer : 30 MW (bois), 50 MW(bois/gasoil)

2 stratégies d’activation : dès la détectionincendie, au bout de 7 min (arrivée théoriquedes secours)

Mesure de la température, des vitesses, dela composition des gaz, des flux thermiques,etc.

22 m3/s 22 m3/s 22 m3/s 22 m3/s

~ 2 m/s ~ 1,5 m/s ~ 1 m/s ~ 0,5 m/s ~ 0 m/s

FN025

N050N075

N100N125

N150S175

S150S125

S100S075

S050S025 N175

TST jets fans

SOUTH NORTH

Spraying

S010 N010

Le brouillard d’eau haute pression a produit lesmeilleurs résultats (refroidissement des gaz etatténuation de l’incendie).

3. ÉTUDE NUMÉRIQUEApproche de travail

Modélisation avec FDS (NIST, USA) [3]Validation des paramètres de l’aspersion en

simulant 6 essaisUtilisation intensive de FDS pour simuler

des scénarios d’incendie réalistesDistribution Rosin-Rammler/log-normal de lataille des gouttes :

F(D) =

1√2π

∫ d0

1σd ′ exp

(−[ln(d

′/dm)]22σ2

)dd ′ (d ≤ dm)

1 − exp(−0.693

(ddm

)γ)(d > dm)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

f(d) x

103

d (µm)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

F(d)

d (µm)

Comparaison avec des résultatsexpérimentaux

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tem

péra

ture

(°C)

Temps (min)

Essai R1 - Section N010

TE_N010_5 TE_N010_4 TE_N010_3 TE_N010_2 TE_N010_1

TE_N010_5 FDS TE_N010_4 FDS TE_N010_3 FDS TE_N010_2 FDS TE_N010_1 FDS

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tem

péra

ture

(°C)

Temps (min)

Essai BEHP1B - Section S050

TE_S050_5 TE_S050_4 TE_S050_3 TE_S050_2 TE_S050_1

TE_S050_5 FDS TE_S050_4 FDS TE_S050_3 FDS TE_S050_2 FDS TE_S050_1 FDS

Bon accord ⇒ utilisation possible de FDS.

4. RÉSULTATSCourbes de puissance d’incendie présuméesCourbes simplifiées déduites des essais TST et de la littérature scientifique [4] :

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Time (min)

102030405060708090

100

0

15 MW

6 MW10 MW

HR

R (M

W)

15 MW

Early activation

Delayed activation

No activation

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

102030405060708090

100

0

30 MW

6 MW15 MW

Time (min)

HR

R (M

W)

30 MW

Early activation

Delayed activation

No activation

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

102030405060708090

100

0

50 MW

10 MW

20 MW

Time (min)

HR

R (M

W)

50 MW

Early activation

Delayed activation

No activation

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

102030405060708090

100

0

100 MW

30 MW

50 MW

HR

R (M

W)

Time (min)

100 MW

Early activation

Delayed activation

No activation

Analyse des résultats des simulations numériquesPost-traitement des résultats de FDS pour analyser l’influence du brouillard d’eau sur les

conditions d’évacuation dans l’ouvrageUtilisation de l’outil REVAC pour simuler l’évacuation et les conditions d’intervention des se-

cours (incluant un modèle de réduction de la vitesse de déplacement et des calculs de doses [5])Walking speed vs visibility distance Estimated visibility distance through water mist

5. CONCLUSION36 scénarios d’incendie réalistes (4 types de foyer, 3

conditions de ventilation, 3 instants d’activation du SFLI)Dégradation notable de la visibilité et de la

température dans la zone d’aspersionPas d’avantage marqué étant donné le système de

désenfumage particulièrement performant du tunnelBons résultats pour protéger la structure et les

équipements en cas d’incendies puissants

6. REFERENCESSETEC TPI-CSTB :Campagne de tests de SFLI par le GEIE TMB, 2013.Réf. 003-23776/6/T/145/JMV-TU-FR-20121114-v2.IFAB :Campagne de tests des systèmes fixes des lutte contre l’incendie pour le tunnel duMont-Blanc, dossier de présentation du tunnel d’essai, 2011.

NIST Special Publication 1019.Fire Dynamics Simulator User’s Guide, 2017.

SOLIT :Safety of life in tunnels, water mist fire suppression for road tunnels, final report, 2007.

SFPE :SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, Third edition.National Fire Protection Association, Quincy, 2002.