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盾构隧道管片接头密封垫的高温后性能研究

谭文怡  
【摘要】:随着我国城市化进程的加快,地铁已成为城市交通的重要组成部分。地铁盾构隧道是由管片连接而成的结构,相邻管片接头处的密封垫是隧道防水的关键部件。隧道火灾引发的高温将对密封垫的防水性能产生何种程度的影响,目前还缺少相关报道。为此,本文对盾构隧道管片接头密封垫的高温后性能开展了初步试验和数值分析,具体工作包括:1、开展了隧道用橡胶密封垫在初始自由状态下经高温(70℃/2h、120℃/2h)处理后的耐水试验,并与常温试验结果进行了对比,考察了处理温度和密封垫压缩量对高温后渗漏水压值的定量影响。研究发现:(1)120℃/2h以内高温处理后的密封垫的耐水性能总体上与常温密封垫基本相当,无明显降低;(2)渗漏水压值-密封垫压缩量曲线的拐点大约出现在压缩量等于11 mm(双垫)处。2、分别开展了隧道用橡胶密封垫在初始自由状态和初始压缩状态下经高温(70℃/2h、120℃/2h)处理后的加卸载压缩试验,并与常温试验结果进行了对比,揭示了处理温度和初始压缩对密封垫高温后压缩性能的影响。研究发现:(1)初始压缩试样高温后的加卸载滞回曲线相比初始自由试样呈现较明显的捏缩效应;(2)针对压缩量为4 mm的情况,初始自由试样经120℃/2h以内高温处理后的卸载阶段压缩力与加载阶段压缩力之比仅比常温试样略有增加,但初始压缩试样的该比值相对常温试样却明显增大。3、分别开展了密封垫橡胶经高温(70℃/2h、120℃/2h)处理后的单轴拉伸和单轴循环拉伸试验,并与常温试验结果进行了对比,在此基础上确定了橡胶本构的参数取值;采用通用软件ABAQUS,对隧道用橡胶密封垫的高温后压缩行为进行了初步数值分析,考察了与耐水性能直接相关的接触应力分布情况。研究发现:(1)加载阶段压缩量为7mm时,经120℃/2h以内高温处理后密封垫各接触面上的平均接触应力均大于渗漏临界值;(2)卸载阶段压缩量为7mm时,常温试样和初始自由状态下经120℃/2h高温处理后的试样平均接触应力相比加载阶段分别最大降低19.6%和23.1%。


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