高水压下盾尾密封油脂耐水压密封性评价及影响因素研究

发布时间：2020-06-30 01:59

【摘要】：近年来,越江海盾构隧道工程呈现出“高水压、长距离、大直径”的趋势和特点,对盾构隧道工程的安全问题提出了更为严峻的挑战。未来我国将采用盾构法在深水区域挑战超高水压的越江海交通隧道,所面临的水压之高在国内外越江海盾构隧道工程中尚无先例。盾构隧道工程中水压的升高,将对盾构机自身的密封防水问题提出更高的要求,盾尾密封作为其中一环,是盾构实现安全掘进的重要前提和保证。目前,盾尾密封主要采用在多道盾尾刷之间填充密封油脂的方式,而油脂密封性能的好坏也直接决定了盾尾密封能力,影响盾构掘进安全。结合这一实际工程问题,本研究以高水压下盾尾密封油脂的耐水压密封性能为研究对象,采用油脂耐水压密封试验和计算流体动力学等方法,深入研究了盾尾密封油脂的耐水压密封性能及其影响因素,主要开展工作如下:(1)自主设计研制了一套油脂耐水压密封性动态检测试验装置,可以实现0～4MPa水压范围内的稳定加压和保压,同时具备盾构掘进的动态模拟功能,可为油脂提供多种状态下的耐水压密封试验研究条件。(2)利用上述试验装置,针对几种具有代表性的盾尾密封油脂开展了多种试验条件组合下的油脂耐水压密封试验,对不同油脂的密封性能进行了横向对比和定性评价,总结分析了盾尾密封油脂的密封方式和特性,同时结合试验结果提出了评价盾尾密封油脂耐水压密封性能的重要指标。(3)基于多种油脂的耐水压密封试验研究结果,选择密封性能较好的盾尾密封油脂,借助油脂耐水压密封试验和流变试验等方法,研究讨论了实际盾构施工过程中的动态边界和温度、水环境、泥沙杂质等环境因素对盾尾密封油脂耐水压密封性能的影响。(4)利用计算流体力学通用软件FLUENT建立了高水压下盾尾密封数值模型,结合油脂耐水压密封试验的研究结果,对盾尾密封油脂的密封方式和特性等进行了对比分析,同时研究讨论了油脂材料粘度、油脂腔长度等因素对盾尾密封性能的影响。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.43
【图文】：

盾构隧道,发展趋势,盾构,直径

大学硕士学位论文家科技水平、工程技术水平的不断进步，大型越江海隧道的优成为很多沿江、沿海的城市和区域重要交通干线的选择。逡逑对国内外己建和在建的越江海盾构隧道工程进行统计分析，发江跨海盾构隧道的修建正在呈现以下特征和趋势：逡逑越江海盾构隧道的直径越来越大逡逑外越江海盾构隧道的直径发展趋势如图１－１所示。社会经济的不通运输效率的要求，而双线隧道风险较高，因此隧道直径的逐的趋势。虽然隧道直径的增大为交通运输效率的提高带来了诸致了隧道工程修建难度和风险的激增。逡逑２０－Ｉ逦逦逦逡逑

盾构法,盾构,盾构技术

源于一条海底隧道的修建。］８０６年，法国工程师马克？布鲁内尔（Ｍａｒｃ邋Ｉｓａｍｂａｒｄ逡逑Ｂｒｕｎｅｉ）受到蛆虫利用分泌物腐蛀船底成洞的启发，最早提出了盾构掘进隧道的原逡逑理并注册了专利，Ｂｒｕｎｅｉ申请的盾构专利图如图１－３所示。１８１８年，布鲁内尔再逡逑次对盾构的机械系统进行优化，形成了全断面螺旋式开挖的封闭式盾壳以及衬砌逡逑紧随其后的的全构，如图１－４所示，可视为现代土压盾构的原型。逡逑煖逡逑＿岤逡逑图１－３邋Ｂｒｕｎｅ丨申请的盾构专利图［１６１逡逑ｍ＾ｍ逡逑图１－４螺旋式盾构逡逑（２）盾构法的分类逡逑盾构法发展至今，己经过多个阶段的发展和优化，形成了较为成熟和规范的逡逑盾构技术。目前盾构法分类主要依据其应用的设计原理，根据稳定开挖面的原理逡逑不同［１１］，盾构可以分为开敞式盾构、气压盾构、泥水盾构、土压平衡盾构和复合逡逑式盾构等。目前，在实际工程项目中使用最多、最广的是土压平衡盾构和泥水平逡逑衡盾构｜１８］。逡逑土压平衡盾构机的机械结构和设备布置如图１－５、１－６所示，盾构机的刀盘和逡逑后部承压隔板形成具有一定空间的渣土仓

【参考文献】