数值模拟在盾构隧道橡胶密封垫优化设计中的应用

"本文详细探讨了盾构隧道管片橡胶密封垫的优化设计方法，强调了在地下工程中结构防水的重要性。作者针对当前依赖经验进行设计的现状，提出了利用数值模拟技术来分析密封垫在不同条件下的性能，如孔洞变形、应力集中、沟槽内压力及接触应力等。通过这些分析，文章提出了以表面接触应力和闭合压力为双重控制指标的设计理念，该方法已成功应用于实际的大型隧道项目，展现出优秀的防水效果。关键词涵盖了盾构隧道、弹性橡胶密封垫以及断面设计，文章属于工程技术类论文。" 在地下工程建设中，特别是盾构隧道施工中，管片接缝的防水性能至关重要。传统的密封垫设计往往基于工程师的经验，但这种方法可能存在局限性，可能导致防水效果不尽人意。文章作者面震宁提出了一个创新的优化设计方法，该方法引入了数值模拟技术，以更科学地评估和预测密封垫在实际工作环境中的表现。 数值模拟允许对密封垫在压缩状态下的多种情况进行详尽分析，包括孔洞在受压时的合理变形，这是确保密封性能的关键因素之一。此外，通过模拟可以识别并解决可能的应力集中区域，这些薄弱部位可能会影响密封垫的长期稳定性。同时，分析完全压缩到沟槽时的压力大小，以确保密封垫能够紧密贴合，防止水分渗透。另外，对最大张开量下接触应力的大小及其分布的研究，有助于理解密封垫在动态工况下的工作状态，确保其在隧道管片接头的变形中仍能保持良好的密封性能。 文章提出的双控指标，即橡胶密封垫表面接触应力和完全压缩到沟槽内的闭合压力，为设计提供了量化标准。这不仅可以确保密封垫在不同工况下的适应性，也有助于提升设计的精确性和可靠性。这一设计理念已被应用于国内某大型隧道工程，实践证明，其防水效果显著，表明了该方法的有效性和实用性。 这篇论文对于提高盾构隧道的防水质量具有重要的理论和实践意义，为未来类似工程的密封垫设计提供了科学依据和技术支持。通过数值模拟的优化设计方法，可以减少依赖经验，提升工程的安全性和耐久性，从而在地下空间开发中实现更高效、更安全的防水解决方案。