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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (S1): 61-70.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.S1.007
高文梁, 吴浩*, 闫阳, 张琳, 胡建立
Sealing Performance Test and Numerical Calculation of Shield Tail Under Ultra-High Water Pressure
GAO Wenliang, WU Hao*, YAN Yang, ZHANG Lin, HU Jianli
摘要: 为研究2 000 kPa超高水压环境下盾构盾尾密封性能的关键影响因素及评价标准,设计一套模拟尾盾内径2 000 mm的盾尾密封试验台,并开展最高2 000 kPa的超高水压密封性能试验。通过分析盾尾密封原理,确定影响其性能的关键因素: 保持最大油脂压力高于外部环境泥水压力,确保油脂充分填充盾尾间隙并有效抵抗外部泥水侵入。基于此,对试验台的盾尾密封系统和压力监测控制系统进行针对性改进。试验台采用6道尾刷设计,可在高压环境下有效传递环境压力并保障尾刷钢板的安全性;同时,在油脂腔圆周方向设置10个压力监测点,实现对油脂腔内部压力变化的实时监测与反馈。通过建立压力递增的试验方案,以油脂腔内部压力波动不超过100 kPa为密封性能达标的评价标准,成功完成了2 000 kPa超高水压密封试验,验证了试验台设计的有效性。试验结果表明: 通过实时监测油脂腔各监测点压力变化并实时调节油脂腔压力,保持最大油脂腔压力高于外部水压50 kPa,可实现盾尾密封系统在2 000 kPa 超高水压环境下的有效密封。此外,基于对试验数据和试验现象的分析,建立数值计算模型,重点研究注脂口数量和注脂压力对油脂腔压力的影响,推导出多组经验公式,可用于评估油脂腔从注脂开始到压力稳定所需时间,以及稳定压力相对注脂压力的压降值。