为了应对突发火灾,减少火灾带来的损失,有必要探明高温下密封垫的性能变化趋势以及高温后密封垫的力学性能和密封性能。对接缝防水密封垫材料及断面构型的选用现状调研分析;考虑高温作用对现有密封垫材料性能的影响,设计开展多工况的材料热氧老化试验。研究发现工程界倾向于采用三元乙丙(EPDM)材质的谢斯菲尔德型密封垫,孔型多为圆形双排孔;在不同温度工况下老化后,中、低硬度(40 HA、60 HA)的EPDM材料材性整体呈下降趋势,而高硬度(80 HA)的EPDM材料存在拉伸强度先提升后下降的规律;高温老化后的EPDM材料会产生较大的材性损失,会在材料层面影响管片接缝密封垫的密封性能,降低接缝长期防水可靠性。研究成果对于科学评价盾构隧道接缝密封垫服役性能演化规律具有指导意义。

现有盾构隧道接缝渗漏水研究难以对接缝密封垫接触面在水压作用下的物理渗流特性进行准确合理的模拟。针对该现状,借鉴水力压裂的概念,将密封垫接触面的渗流问题归纳为弹性不透水介质接触面渗流问题,并且给出相应的解析解,进而提出一种基于零厚度内聚力单元的盾构隧道接缝密封垫渗流特性数值模拟新方法,对接缝密封垫接触面发生渗流时的接触面张开量和液体压力分布进行分析。研究结果表明:该方法弥补了基于接触应力理念的隧道接缝防水性能模拟方法无法有效再现水压下接触面“液体渗透—液体滞后—液体消失”三分布区域的不足;提出的综合考虑密封垫硬度、渗流时间和渗流长度的接触面静水压力计算公式合理准确。

随着盾构隧道技术的发展,对接缝密封垫长期防水能力的可靠性要求不断提高。为探索温度作用对盾构隧道管片接缝三元乙丙橡胶(EPDM)密封垫力学性能的影响规律,研究盾构隧道管片接缝EPDM密封垫的长期力学性能,开展受压状态EPDM密封垫100℃以上高温老化试验,对高温老化后的密封垫进行力学性能试验与微观试验。研究发现:受压状态下高温老化后的密封垫,其接触应力显著降低,截面孔洞变小,最大的不可恢复变形量超过了压缩量的50%。而无压缩状态下老化的密封垫接触应力损失不大,在部分情况下甚至有所增强,其截面高度与孔洞没有明显变化。说明压缩力会促使高温老化后密封垫产生更大的永久变形,加快其接触应力的衰减。为更真实地表征温度对接缝密封垫的劣化机制,试验应采用受压状态下密封垫,并将温度控制在100℃以内。受压状态下老化的密封垫,其...