シールドテールシールシステム実験プラットフォームの開発

シールド掘削中、テールシールドと管片の間には一定の隙間があり、隙間のシールドテールグリース配合テールブラシはシール作用を果たし、地層中の水とモルタルがシールド機に入るのを阻止する（図1）。このシール作用は掘削の安全性と掘削品質に非常に重要な役割を果たす。シールドテールシールの効果は主に設備材料、シールドテール油脂品質、シールド姿勢の影響を受ける。尾ブラシの弾性が失効し、鋼線または鋼板が脱落する、盾尾油脂の流動性が悪く、空倉現象をもたらし、油脂の耐圧性が悪く、モルタルが油脂倉に入る原因となり、これらの原因は盾尾密封が失効する主な形式である。

シールドテールシールの重要性は疑いの余地がない。シールドテールシールの失効の原因と失効後の救済策を診断するための専用シールドテールシール実験プラットフォームを開発することができる。実験プラットフォームに基づいて以下の問題を解決できれば、盾尾シール研究のさらなる発展を推進することができるだろう。

1.グリースがグリースタンクに完全に覆われているかどうかを確認でき、グリースタンク内の瞬時圧力を検出でき、センサーが長持ちする。通常の流体に比べて、盾尾油脂の粘度が大きく、流動性が悪く、注脂過程で油脂注入が不十分になり、油脂タンクの密封性能を低下させる可能性が高い。油脂タンクに圧力センサを配置して油脂の瞬時圧力を検出し、油脂建圧が良好かどうか、油脂注入が十分かどうか、油脂タンクの漏洩状況を判断することができる。しかし、油脂特性、地層砂利とスラリー侵入、盾尾シール構造などの影響により、油脂倉庫内に配置されたセンサーは損傷しやすく、交換しにくい。そのため、油脂タンクの中で感度が高く、耐久性に優れたセンサーを探すことが重要である。

2.長期運転及びシールド後退によるエンドブラシの損傷の程度を検出することができる。テールブラシの損傷はシールドテールシールの効果に深刻な影響を与える。既存の判断方式は停機肉眼検査にとどまっており、その時にはすでに水漏れが始まり、尾ブラシは完全に失効し、一定の遅延性を持っていることが多い。もし前もって尾ブラシの損傷程度を検出することができれば、小さい代価で前もって尾ブラシを交換することができて、シールが失効した後に措置をとることを回避して、大きな損失をもたらすことができます。

3.油脂タンクが水、モルタルなどの外部物質に侵入された場合、適時に検出される。外部物質がすべての盾尾ブラシを完全に破壊するには一定の時間が必要で、もし彼らが第1、2本の尾ブラシに侵入した時に検出されることができれば、私たちは事前に救済措置をとることができて、例えば油脂注入量を増やして、掘削速度を減らして、盾尾シールが破壊されるのを避けることができます。同様に損失を減らし、リスクを下げることができます。

4.シールドテールシールに漏れが発生した場合の漏れ止め対策をシミュレーションすることができる。従来の漏れ止め措置の効果を検証するほか、例えば、盾尾油脂の注入量を増やし、盾尾隙間に止水スポンジを塞ぐなど。実験プラットフォームに基づいて新たな漏れ止め手段を開発することもできるはずだ。

5.油脂管路の圧力損失を計算することができる。油脂ポンプから注脂口までの管路長は定まらないことが多い。油脂タンクの圧力を制御するには、油脂管路中の圧力減衰規則を知り、油脂ポンプから出口圧力を制御して油脂タンクの圧力を制御する必要がある。

シールド工事が大埋深、高水圧方向に発展するにつれて、シールド尾シールシステムに対する要求も高まっている。私たちは専門の実験プラットフォームを開発して、上のいくつかの問題を解決して、シールド施工の安全性を高めることができることを望んでいます。同時に、開発設計を改善するために、多くのユーザーが密封プラットフォームに関する提案をしてくれることを期待しています。