(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210851180.9 (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 河海大学 地址 210098 江苏省南京市西康路1号 申请人 华设设计集团股份有限公司 (72)发明人 钟小春　黄思远　方忠强　姚宇　 王璐　胡慧　孙国莉　杜雪山　 陈冉　 (74)专利代理 机构 南京君陶专利商标代理有限 公司 32215 专利代理师 沈根水 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01M 13/005(2019.01) (54)发明名称 基于橡胶试验的盾构隧道管片接缝渗漏风 险判别分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于橡胶试验的盾构隧道 管片接缝渗漏风险判别分析方法， 包括1） 建立弹 性密封垫“T”字缝抗水压力测试试验； 2） 将试验 得到的地下水渗漏压力拟合 成关于张开量、 错台 量的多项式； 3） 计算实际工程盾构管片接缝的地 下水防水能力Pu； 4） 推算接触应力残余系数Fr； 5） 计算作用盾构管片接 缝的地下水压力Pw； 6） 对 盾构管片接缝防水风险进行初步判别； 7） 对初步 判断情况进行修正， 作为隧道长期运营维护的依 据。 优点： 基于材料检测报告和研究报告判断弹 性密封垫在整个服役期的防水能力， 大大减少运 营成本和监测成本。 本发明提供的判断方法， 概 念清晰、 成本低廉、 操作方便， 便于现场工作人员 应用， 也为后期隧道的运维提供依据和方法。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 115356187 A 2022.11.18 CN 115356187 A 1.基于橡胶试验的盾构隧道管片接缝渗漏风险判别分析方法， 其特征是包括以下步 骤： S1、 建立弹性密封垫 “T”字缝防水能力测试试验， 确定其在不同张开量和错台量下的地 下水渗漏压力； S2、 通过数据处理软件将 “T”字缝防水能力测试试验得到的弹性密封垫抗水压试验结 果拟合成多 项式； S3、 现场测试盾构管片接缝张开量和错台量， 并将其代入第二步建立的多项式中， 计算 实际工程盾构管片接缝的地下 水防水能力Pu； S4、 根据橡胶老化试验推算接触 应力残余系数 Fr； S5、 根据该盾构隧道的埋深和地下 水埋藏深度计算作用盾构管片接缝的地下 水压力Pw； S6、 根据 对盾构管片接缝防水风险进行初步判别： 若K≥2.0， 管片接缝防水处 于安全区域； 若1.6≤K<2.0， 管片接缝防水处于低风险区域； 若1.3≤K<1.6， 管片接缝防水 处于中风险区域； 若K＜1.3， 管片接缝防水处于高风险区域； S7、 对盾构隧道管片接缝渗漏水情况做进一步测试和调研， 根据管片接缝渗漏及发展 情况， 对初步判断情况进行修 正， 作为隧道长期运营维护的依据。 2.根据权利要求1所述的基于橡胶试验的盾构隧道管片接缝渗漏风险判别分析方法， 其特征是所述步骤S1中， 确定其在不同张开量和错台量下 的地下水渗漏压力的方法通过T 字缝橡胶防水试验平台开展， 确定的密封垫张开量分别为14mm、 12mm、 10mm、 8mm、 6mm、 4mm、 2mm、 0mm， 密封垫的错台量分别为0m m、 5mm、 10mm、 15mm、 20mm。 3.根据权利要求1所述的基于橡胶试验的盾构隧道管片接缝渗漏风险判别分析方法， 其特征是所述步骤S2中， 建立二次多项式， 拟合 弹性密封垫抗水压能力与张开量、 错台量之 间的关系， 拟合公式如下： z＝Ax+Bx2+Cy+Dy2+E (1) 式中z代表弹性密封垫抗水压能力， x、 y分别代表张开量、 错台量， A、 B、 C、 D、 E分别代表 拟合公式的待定系数。 4.根据权利要求1所述的基于橡胶试验的盾构隧道管片接缝渗漏风险判别分析方法， 其特征是所述步骤S3中， 通过光纤传感技术实时监测得到盾构管片的实际张开量和错台 量。 5.根据权利要求1所述的基于橡胶试验的盾构隧道管片接缝渗漏风险判别分析方法， 其特征是所述步骤S4中， 联合服从阿伦尼乌斯方程的 “P‑T‑t”三元老化时变模型与橡胶老 化试验， 得到弹性密封垫随着其服役年限而变化的接触应力残余系数Fr，“P‑T‑t”三元老化 时变模型公式如下： 其中Fr代表橡胶老化系数， T代 表老化温度， t 代表老化时间， B、 B0、 B1、 B2代表待定系数。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115356187 A 2基于橡胶试验的盾构隧道管片接缝渗漏风险判别分析方 法 技术领域 [0001]本发明是一种基于橡胶试验的盾构隧道管片接缝渗漏风险判别分析方法， 属于地 下工程施工技 术领域。 背景技术 [0002]盾构隧道法已经成为了城市隧道建设的主流方法， 在地铁隧道建设中得到了广泛 的应用。 但是在追求高速度建设的同时， 也带来不少问题， 其中管片接缝渗漏问题比较普 遍， 给地铁运营安全 带来不少隐患。 盾构掘进时， 是通过千斤顶作用在后方拼装的管片上为 盾构机的掘进提供前进的推力， 同时该推力又传导到管片环接缝上， 增大管片环接缝橡胶 接触应力有利于管片环接缝的防水提高。 随着盾构掘进工程完工， 该推力的释放将使得环 接缝的橡胶接触应力逐步松弛， 降低了管片环接缝的防水性能。 同时， 随着地铁隧道运营年 限的增加弹性密封 垫存在橡胶老化逐年加速的趋势， 也将逐年降低其密封性能。 [0003]同时， 目前对于重大工程档案资料管理要求逐年提高， 其目的是为了便于日后的 运营维护管理提出建 设期的基础资料， 包括各种材 料检测报告和研究报告。 发明内容 [0004]本发明提出的是一种基于橡胶试验的盾构隧道管片接缝渗漏风险判别分析方法， 其目的在于针对现有技术存在的缺陷， 顺应趋势， 充分利用前期的材料检测报告和研究报 告， 不断修正接缝渗漏风险判断， 对盾构隧道接缝防水能力 在运营期做出更加准确的判断， 减少监测与维修成本 。 [0005]本发明的技术解决方案： 基于橡胶试验的盾构隧道管片接缝渗漏风险判别分析方 法， 包括以下步骤： [0006]S1、 建立弹性密 封垫“T”字缝防水能力测试试验， 确定其在不同张开量和错台量下 的地下水渗漏压力； [0007]S2、 通过数据处理软件将 “T”字缝防水能力测 试试验得到的弹性密封垫抗水压试 验结果拟合成多 项式； [0008]S3、 现场测试盾构管片接缝张开量和错台量， 并将其代入第二步建立的多项式中， 计算实际工程盾构管片接缝的地下 水防水能力Pu； [0009]S4、 根据橡胶老化试验推算接触 应力残余系数 Fr； [0010]S5、 根据该盾构隧道的埋深和地下水埋藏深度计算作用盾构管片接缝的地下水压 力Pw； [0011]S6、 根据 对盾构管片接缝防水风险进行初步判别： 若K≥2.0， 管片接缝 防水处于安全区域； 若1.6≤K<2.0， 管片接缝防水处于低风险区域； 若1.3≤K<1.6， 管片接 缝防水处于中风险区域； 若K＜1.3， 管片接缝防水处于高风险区域； [0012]S7、 对盾构隧道管片接缝渗漏水情况做进一步测试和调研， 根据管片接缝渗漏及说　明　书 1/4 页 3 CN 115356187 A 3