为从微观角度探究管片接缝密封垫的防水机制,基于Roth模型建立密封垫接触面的泄漏通道模型,推导出泄露率的计算公式;通过建立宏观密封垫数值模型和微观锥型峰数值模型,完成以粗糙度、张开量、错位量和硬度为4个影响因素,以泄露率和平均正压力为评价指标的正交试验。主要结论如下:1)泄露率可以作为评价密封垫防水性能的一个重要指标;2)随着粗糙度的增加,泄露率逐渐增大,尤其是当粗糙度大于0.8μm时,泄露率几乎呈指数型增长,考虑到降低粗糙度会增加工程造价,建议密封垫粗糙度控制在0.4~0.8μm;3)粗糙度直接决定了初始泄漏通道的尺寸,因此,相比于硬度、张开量、错位量3个因素,粗糙度对于泄露率的影响最为显著。

为提升盾构主驱动密封系统的密封性能和使用寿命,在分析盾构主驱动密封常见失效形式和失效原因的基础上,针对现有盾构密封系统的布局、结构设计和安装工艺的不足,总结提出密封安装结构设计优化和密封安装工艺优化的方案,以提升主驱动密封系统的密封性能,保障盾构施工安全稳定。以目前广泛应用的唇形密封为例,就工作压力对密封系统的影响规律进行建模分析。研究发现:1)密封唇口的变形量主要受压力差影响;2)密封隔环设置支撑对密封的承压能力、使用寿命和防止密封翻转有改善作用;3)通过构建背压,形成合理的压差,能够提高密封系统整体的承压能力;4)并联安装中间环的方法,可有效解决因外载压力过大导致密封翻转、进而密封系统整体失效的问题。

盾尾密封系统是盾构重要系统之一,当其发生故障时,会产生漏水、漏浆等重大施工风险,对盾尾密封系统不同外部水压条件下(2~8MPa)的密封性能进行深入研究具有重要的现实意义。基于盾尾密封腔的空间构型,结合盾尾密封双向承压实验,运用计算流体动力学方法,对盾尾密封系统进行多相流的数值模拟,研究盾尾刷模型简化方法、盾尾油脂腔压力分布规律和水侵入的流动规律,分析盾尾密封系统不同外部水压条件下的密封性能。模拟结果表明,当注脂稳定后,油脂腔内压力处于0.8~1.2MPa,且油脂腔2压力始终大于油脂腔1压力,其压差始终保持在0.1~0.3MPa;当水完全击穿盾尾密封系统时,会形成一个稳定的流道;随着水压的不断增加,完全击穿盾尾密封系统的时间逐渐减少,且减少的幅度越来越小。本文针对盾尾密封系统的密封性能所做的流体仿真,可为盾尾密封系统的设计...

为解决目前国内外盾尾密封油脂抗水压密封测试标准不统一,不能定量测试油脂抗水压密封性等问题,研制出一种新型抗水压密封测试仪,并对国内外常见盾尾密封油脂进行抗水压密封性能测试。经分析,总结油脂抗水压密封机制,并定义水击穿压力测试指标,即实验室25℃下,使用1层网孔孔径为0.76 mm、丝径0.3 mm的金属钢丝网,300 g盾尾密封油脂被水击穿的最小压力。用水击穿压力可定量表征盾尾密封油脂抗水压密封性,进而提出抗水压密封测试标准。