CPS-CL防水卷材性能研究及其在地铁联络通道中应用预测.pdf

分类号 TU9 密级UDC _专业学位硕士学位论文CPS-CL防水卷材性能研究及其在地铁联 络通道中应用预测本课题为国家自然科学基金（项目编号：NO.51678166）资助项目专业学位名称 工程硕士（建筑与土木工程领域）CPS-CL防水卷材性能研究及其在地铁联络通道中应用预测摘要隧道防水是隧道工程设计、施工与运营维护过程中一个不可忽视的问 题，浅埋暗挖隧道作为隧道工程中常采用的一种施工方法，其采用的主要 防水方式是复合式衬砌式防水技术，即在初衬和二衬之间铺设一层卷材防 水材料，该防水层的服役性能将直接影响隧道防渗效果。但目前国内很多 防水材料的使用寿命都很难满足地下隧道设计使用年限要求。因此，选取 一种服役年限长，且性能优越的防水材料作为地下暗挖隧道复合式衬砌防 水中的防水层是非常有必要的。CPS-CL湿铺防水卷材因其特有的与混凝土反应粘结技术已经被广泛用 于屋面与地下结构防水施工中，但在隧道防水施工中却鲜有应用。为探究 其在地铁隧道防渗领域方面的适用性，拓宽地下工程防水材料的选择性。本文以CPS-CL湿铺防水卷材为研究对象，对其基本材料性能、防水性能、老化规律开展系统研究、在此基础上采用数值分析的研究方法，对其在地 铁联络通道不同水力边界条件下的使用性能、防水效果及耐久性进行分析 预测。本文的主要研究内容如下：(1)以L 5mm厚CPS-CL单面粘和双面粘两种防水卷材为研究对象，开展了一系列的物理、力学性能测试，对此两种防水卷材的拉伸、撕裂、粘结、搭接边防窜水性能进行分析研究，结果显示在搭接边防窜水性能研 究中两种材料都具有良好的防水能力，但CPS-CL双面粘防水卷材在拉伸、粘结性能上整体强于单面粘防水卷材。为了满足隧道工程施工完毕后，土 体固结沉降给隧道带来的复杂的应力变化，选取CPS-CL双面粘防水卷材作 为隧道防水层研究材料。并对其进行了进一步的耐腐蚀测试，发现CPS-CL 双面粘湿铺防水卷材处于酸性腐蚀条件下时，其自身的拉伸性能会受到影 响而降低。（2）开展了一系列的人工加速老化试验，对各方面性能更优的CPS-CL 双面粘防水卷材的防水性能衰变规律、老化规律开展系统研究，并对其在 地铁隧道施工、运营复杂环境下的的耐久性进行了深入研究。在此研究基 础上，为了准确预测CPS-CL双面粘防水卷材服役寿命，采用基于Dakin寿 命方程与Arrhenius速率常数一温度关系式，推导了 CPS-CL双面粘防水卷 材在不同温度影响下正常服役寿命预测方程。（3）为了检验CPS-CL防水材料的基本性能与老化后的材料性能残余 率是否满足实际工程的使用要求，本文以南宁市轨道交通4号线五象岭至 金象大道区间段区间K10+715.936处设立的一座联络通道为工程背景，采 用基于流固耦合的数值分析方法，对不同水力边界条件下CPS-CL双面粘防 水卷材的适用性进行了分析研究。关键词：防水材料、防渗性能、老化研究、寿命预测、数值模拟RESEARCH ON PERFORMANCE OF CPS-CL WATERPROOF COIL AND ITS APPLICATION FORECASTIN SUBWAY CONTACT CHANNELABSTRACTTunnel waterproofing is a problem that cannot be ignored in tunnel engineering design,construction,operation and maintenance.Shallow-buried tunnels are often used as a construction method in tunnel engineering.The main waterproofing method is composite lining waterproofing technology.A layer of waterproof material is laid between the primary lining and the second lining.The service performance of the waterproof layer will directly affect the tunnel seepage prevention effect.However,the service life of many waterproof materials in China is difficult to meet the design life of underground tunnels.Therefore,it is very necessary to choose a waterproof material with long service life and superior performance as the waterproof layer in the underground lining composite lining waterproofing.CPS-CL wet-laid waterproofing membrane has been widely used in waterproof construction of roofing and underground structures because of its unique reactive bonding technology with concrete,but it is rarely used in tunnel waterproof construction.In order to explore its applicability in the field of subway tunnel seepage,the selectivity of underground engineering waterproof materials is broadened.In this paper,CPS-CL wet-laid waterproofing membrane is taken as the research object,and the basic material properties,waterproof performance and aging laws are systematically studied.Based on this,numerical analysis methods are used to different hydraulic boundary conditions in the subway communication channel.Analysis of the use performance and waterproof effect.The main research contents of this paper are as follows:in(1)With 1.5mm thick CPS-CL single-sided adhesive and double-sided adhesive waterproofing membrane as the research object,a series of physical and mechanical properties test experiments were carried out,and the two waterproof membranes were stretched and tom.The analysis of cracking,bonding and lap joint water-repellent perfbnuance shows that CPS-CL double-sided adhesive waterproofing membrane is stronger than single-sided adhesive waterproofing membrane in stretching and bonding performance,and it is anti-smashing water on the lap joint.Both materials have good water resistance in the performance study.In order to meet the complex stress changes brought by the consolidation and settlement of the tunnel to the tunnel after the tunnel construction is completed,the CPS-CL double-sided adhesive waterproofing membrane is selected as the research material for the tunnel waterproof layer.Further corrosion resistance tests were carried out and it was found that when the CPS-CL double-sided wet-laid waterproofing membrane was under acidic corrosion conditions,its tensile properties were affected and decreased.(2)Conducted a series of artificial accelerated aging tests to systematically study the decaying laws and aging laws of the waterproof performance of CPS-CL double-sided adhesive waterproofing membranes with better performance in all aspects,and to construct and operate them in subway tunnels.The durability in complex environments has been studied in depth.Based on this research,in order to accurately predict the service life of CPS-CL double-sided adhesive waterproofing membrane,the influence of CPS-CL double-sided adhesive waterproofing membrane on different temperatures was derived based on the Dakin lifb equation and Arrhenius rate constant-temperature relationship.The normal service life prediction equation.(3)In order to test whether the basic performance of CPS-CL waterproof material and the residual rate of material properties after aging meet the requirements of actual engineering use,this paper takes K10+from the section ivof Wuxiangling to Jinxiang Avenue of Nanning Rail Transit Line 4 A communication channel established at 715.936 is the engineering background.The numerical analysis method based on fluid-solid coupling is used to analyze the applicability of CPS-CL double-sided adhesive waterproofing membrane under different hydraulic boundary conditions.KEY WORDS:waterproof material;impermeability;aging research;life prediction;numerical simulation.v目录摘要.IABSTRACT.Ill第一章绪论.11.1 研究背景.11.2 国内外研究现状.41.2.1 防水材料寿命及防水特性的研究.41.2.2 隧道渗漏水的原因及相关分析方法.71.3 本文研究内容及技术路线.91.3.1 本文研究内容.91.3.2 本文技术路线.11第二章CPS-CL反应机理介绍及基本材料性能测试.122.1 引言.122.1 CPS-CL反应机理简介.122.2.1 化学反应机理.132.2.2 物理反应机理.132.2 CPS-CL防水卷材的基本材料性能试验.132.2.1 材料基本拉伸、撕裂性能试验.142.2.2 材料粘结性能试验.172.2.3 材料搭接边防窜水性能试验.202.2.4 防水材料耐腐蚀性能试验.242.3 本章小结.28第三章防水材料老化因素分析及寿命预测法选取.293.1 引言.293.2 隧道环境下影响材料老化性因素分析.293.4 老化研究的主要方法.303.5 寿命预测方法.313.5.1 自然老化实验与人工加速老化试验对比预测法.313.5.2 加速老化试验预测法.313.6 本章小结.34第四章CPS-CL防水材料耐久性能测试及寿命预测分析.364.1 引言.364.2 CPS-CL防水卷材热老化试验.364.2.1 试验目的.364.2.2 仪器设备.364.2.3 试验步骤.364.2.4 试验结果处理.3743防水材料老化寿命预测.384.2.5 基于材料强度变化的寿命预测.384.2.6 基于材料最大伸长率变化的寿命预测.404.3 防水材料老化不透水试验.454.4 本章小结.46第五章CPS-CL防水材料在地铁联络通道中的应用预测分析.475.1 引言.475.2 有限元模型的建立.475.2.1.土体的模拟.47522.隧道的模拟.495.2.3.模拟过程.505.3 CPS-CL反应粘防水材料耐久性及适用性预测.515.4 本章小结.58第六章结论与展望.596.1 主要结论.596.2 后续工作展望.60参考文献.61致谢.65攻读学位期间参与的科研项目及论文发表.66广西大学工程硕士学位论文CPS-CL防水鉴材性能研究及其在地铁联络通道中应用预测分析第一章绪论1.1 研究背景随着我国人口增长和城市化进程的加快，城市地面空间的交通压力与日俱增，交通 拥堵带来的出行困难已经成为了一项亟待解决的问题。发展地下空间修建地下隧道，减 缓地面交通压力，无疑是一项切实可行且充分利用城市空间的方法。此法作为一项有效 缓解交通压力的可行性措施，已经被越来越多的人们所接受。地下隧道的修建无疑是城 市发展建设过程中，在充分利用有限空间解决实际难题上的一项伟大的科学进步。我疆域辽阔，领土面积横跨三个季风气候带，因此水土特征分布应地域不同，分布 形式也多种多样。因此不同城市所处的地理位置不同，各地的交通基础设施建设也会因 此而有所不同。在地下交通工程的建设中，地铁作为一种便捷快速的安通运输方式以及 越来越受到人们的青睐。地铁施工的主要方法有：明挖法、暗挖法、矿山法、盾构法等；暗挖法作为一种主要的施工手段也常被用于地铁施工过程当中，其中对地铁正常安全运 营起到维护和保障作用的地铁联络通道，基本都是采用暗挖法施工。在地铁施工及运营 过程当中，都赋存于地理条件繁杂、地下水分布絮乱、环境敏感的岩土之中，加之列车 行驶过程中造成的动力响应等诸多影响因素，易对隧道结构性能产星不利影响从而引发 一些灾害问题。隧道渗漏就是其中一项不可忽略的严重隧道灾害问题。隧道防水是隧道 工程设计、施工与运营维护过程中一个不可忽视的问题，一旦在隧道运营过程中发生隧 道渗漏，轻则影响隧道内交通运营的便捷性，重则会导致工程灾害的发生。因此地下隧 道在服役寿命期间内对每个部分的施工与功能都提出了极高的要求。人们必须重视隧道 的防水施工问题，杜绝隧道渗漏的发生。对目前大部分正在建设或已施工完成投入运营的隧道，受限于施工前的设计问题与 当前技术条件的限制。隧道渗透是隧道工程中较为常见的一种病害问题。针对隧道渗漏，应该对其渗漏原因探究彻底，采取有效的工前防渗措施或工后的堵漏方法，才能有效彻 底的解决渗漏水对隧道造成的危害。其中一项较为突出的问题就是，目前国内很多防水 材料的使用寿命都很难满足地下隧道设计使用年限的要求。选取一种服役年限长，且性 能优越的防水材料有效且长时间的抵御地下水渗漏对隧道造成的危害是非常有必要的。西安地铁2号线一期工程，全线长约21km,设17座车站，在土建工程完工后，渗漏水 广西大学工程硕士学位论文CPS-CL防水卷材性能研究及其在地铁联络通道中应用预测分析的问题也受到更多人的关注，经初步统计，2号线一期工程起初漏水点约200余处，湿 渍300余处。渗漏水主要集中在车站施工缝、诱导缝、车站与隧道连接部位、车站主体 与附属连接部位变形缝、暗挖隧道施工缝、变形缝及盾构隧道管片纵环缝部位（王军琪 等（2012）*）；昆明市轨道交通3号线太平村站虹桥村站暗挖区间隧道起于太平村 站出站端，止于虹桥村站进站端，全长1080.55m,在隧道施工期间，完成隧道二次衬 砌的拆模后，在隧道二衬有局部漏水现象发生，漏水情况基本发生在仰拱填充以上0.5m 边墙范围及仰拱填充施工缝处，在其他部位并没有发生漏水情况。初步统计起初渗水点 约80余处，漏点约250余处，日漏水量约在200m3左右（李俊猛等（2014）；通 过对多条隧道进行调查统计分析发现，基本上每一条隧道中都有渗漏情况发生，区别只 在于渗漏的程度不同。调查结果表明，有接近一半的隧道在无压时拱部、边墙有集中涌 水点；有一半数量的隧道在有压时拱部、边墙有集中涌水点，大部分隧道在拱部及边墙 部位有点漏现象发生。（潘海泽等（2008）。隧道内渗漏情况的严重性与隧道内采 用的防水措施的有效性、耐久性息息相关。基本上，渗漏情况严重的隧道中，其中的防 水结构都基本上受到了不同程度的破坏，例如隧道防水层破裂或者到达使用寿命从而失 效。广西南宁市位于北回归线南侧，属湿润的亚热带季风气候，阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，气候温和，夏长冬短，年平均气温在21.6度左右，极端最高气温40.4度，极端最低气温-2.4度于，且南宁市主要河流均属珠江流域西江水系，较大的河流有邕江、右江、左江、红水河、武鸣河、八尺江等。郁江在南宁及邕宁区境内称邕江，河道全长 116.4Km,上游从距南宁水文站38Km的永新区江西乡同江村开始，下游至邕宁区伶俐 镇那车村止，南宁水源及年降雨量丰富，地层环境错综复杂，这对地铁隧道防水施工以 及竣工后的防水保护带来了极大的挑战，因此选择一种性能优越的防水材料，有效减少 渗漏水给隧道防水设施带来的危害是目前亟需解决的岩土工程难题。本文以广西南宁地铁4号线为工程背景，五象岭至金象大道区间段区间隧道为两条 单洞单线圆形隧道，标准线间距为14.00m,曲线最小半径为600m；线路自团结路出站 后纵断面先后分别以21%。和4%。坡度下坡，再以10.8%。的坡度上坡到达银沙大道站。本 区间线路设计起止里程K10+242.500K11+649.200,区间总长度为1406.7m。如图所示，五象岭至金象大道区间段与紧邻邕江，与邕江水系连接密切，沿线 地下水位较高。该地区土层分布紊乱，地下环境错综复杂，结合南宁当地特殊气候条件 及年降雨量，这给隧道施工及地铁防水增大了难度，并且对工后长期运营过程中产生的 2广西大学工程硕士学位论文CPS-CL防水卷材性能研究及其在地铁联络通道中应用预测分析渗漏问题，有很大影响。并且根据消防和防排水要求，在区间里程K10+715.936设一座 联络通道联络通道作为防范地铁中各种意外情况与事故的紧急生命通道，在施工做法上 不可小视，该区间段联络通道采用矿山法施工。矿山法也称浅埋暗挖法，目前在我国地铁区间隧道建设中广泛采用。它以加固和处理软 弱地层为前提，采用复合衬砌结构，用合理的开挖方式，应用信息化反馈设计和施工，以保证施工安全和控制地面沉降。在暗挖隧道施工中，隧道施工的横断面基本上采用的 是马蹄形断面，隧道结构部分由外到内依次为初期支护、夹层防水层与二次衬砌构成。初期支护由喷射混凝土及格栅钢架构成，夹层防水层可根据实际情况选用不同的防水材 料而更加贴合具体工程背景下的防水有效性，二次衬砌选用的混凝土为防水钢筋混凝土。根据GB 50108-2008地下工程防水技术规范该区间段区间隧道及连接通道等 附属的隧道根据结构防水等级应为二级，顶部不允许滴漏，其它不允许漏水，结构表面 可有少量湿渍，总湿渍面积不大于总防水面积的2/1000,任意100而防水面积上的湿渍 不超过3处，单个湿渍的最大面积不大于0.20?。隧道工程中漏水的平均渗漏量不大于 0.05L/m2-d,任意lOOm?防水面积渗漏量不大于0.15 L/nd。设计要求针对南宁地区的气候，在遵循地下结构防水的基本原则“以防为主、刚柔 结合、多道设防、因地制宜、综合治理”的情况下。附加防水层应吸取国内外类似工程 结构防水的经验，以达到技术先进、经济合理、安全适用、确保防水目的。鉴于现阶段国内隧道防水材料种类繁多，但在其服役过程中渗漏现象依然有所发生，且 很难有隧道防水材料在服役过程中满足隧道设计使用年限要求。因此，本文选取了一种 在隧道工程中鲜有用及的防水材料CPS-CL反应粘湿铺防水卷材，进行了拉伸性能、粘 结、耐腐蚀性能等测试，并对其老化特性进行试验分析，总结其老化规律，旨在为地铁 隧道工程的防水素材选择上提出一种新的思路。3广西大学工程硕士学位论文CPS-CL防水卷材性能研究及其在地铁联络通道中应用预测分析曲宁市轨通交通4号饯一期工程共踣示曾密图1-I南宁地铁4号线规划图Figure 1-1 Planning of Nanning Metro Line 41.2 国内外研究现状在目前国内施工中或已经施工完成已经投入使用的隧道中，由于受到自然因素的影 响、设计施工过程中的条件有限，隧道渗漏问题是普遍存在的。隧道渗漏已是我国隧道 工程中最为常见的工程病害之一，对于渗漏水问题，应分析成因，才能针对有效的的选 取最适宜的防水材料进行防水、堵漏。国内外学者针对渗漏的原因主要将其分为内外两 种因素，内因即施工和设计因素；外因即隧道的自然地理情况和隧道区的围岩和地下水 情况。1.2.1 防水材料寿命及防水特性的研究Daki/在1948年提出了橡胶材料的寿命预测方法，即Dakin寿命方程:log/=log+4ET-12.3037?式中:t 一预测使用寿命;力(po)达到使用寿命时橡胶的老化性能值;Ao一常数；E反应活化能；R摩尔气体常数；T使用环境温度。在其他工程领域当中也有许多科研学者对橡胶密封材料的寿命与老化问题进行了研究 4广西大学工程硕士学位论文CPS-CL防水卷材性施研究及其在地铁联络通道中应用预测分析分析。Y.G.Hsuan和R.M.Koemer(2005)选取了大气环境和水环境作为对比，研究 了高分子材料处于这两种环境当中时发生老化过程产生的区别差异，P.Y.Le Gac VLe Saux.M.Paris(2012)7通过将氯丁橡胶置于海洋环境中，研究分析了在该环境下氯丁橡 胶发生老化性能产生变异的特性，得出了在老化程度非常严重的时候，橡胶材料的物理 与化学特性变化明显，在寿命预测中应例如考虑范围的结论。M.Patel、A.R.Skinner(2001严采用先进的科学技术手段热分析仪技术，对橡胶材料在不同温度的 湿热环境下的永久压缩变形进行了试验分析，并对该材料的使用寿命进行了预测。戈兵等(2015)刈选取SBS防水卷材的拉伸性能表征SBS防水卷材胎基的性能、耐热性和低温柔性表征SBS防水卷材沥青涂盖层的性能，其中拉伸性能测试包括了最 大拉力和最大时延伸率两个测试项目，研究中以胎基和沥青涂盖层的性能变化对SBS 防水卷材在自然、浸水以及冻融循环三种条件下的耐久性进行试验研究。郭文雄(2010)皿从混凝土结构的自防水出发，认为在结构防水当中仅仅依靠混凝土自 身防水是不可能杜绝渗漏问题的，如想达到最佳防水效果，必须采用柔性密封防水层结 合结构自防水技术，共同构筑柔性密封防水层，以此种“刚柔并济”的防水方式才有可 能实现。他从界面粘结的物理化学性质入手并结合混凝土的特性，研发了一种具有化学 反应活性的功能型防水卷材一CPS反应粘防水卷材,它具有与现浇混凝土或水泥凝胶发 生化学交联反应的功能，可与混凝土基层形成界面密封反应层结构，使卷材牢固地粘结 到混凝土上，有效解决了卷材与基层粘结的问题和湿面施工的难题，避免了普通防水材 料与基层不能有效粘结而产生窜水漏水。杨红玉等(2016)详细阐述了 PVC防水卷材的优异性，如产量大、易改性、易 施工、易焊接、抗渗透性及韧性好，拉伸强度高、耐磨、不易遭受化学侵蚀，环保等。同时也指出了其存在的缺点，对基层表面要求高，如潮湿或存在污物，铺贴不严密受长 期暴晒易出现鼓包影响防水性能。王莹等(2006)研究柔性防水材料的抗开裂性能及其影响因素，阐述了柔性防水 材料的抗开裂性能与材料的厚度、延伸率及其与基层粘结性能的关系，为防水涂料应用 及防水卷材采用满粘法施工提供理论依据。杨其新等(2008)向通过对丙烯酸盐喷膜材料在单一静态和动态环境侵蚀性介质中 的浸泡试验及力学性能测试，观察防水材料体积膨胀、相对质量变化和剩余拉伸与撕裂 强度等性能，探讨丙烯酸盐喷膜防水材料受环境侵蚀性介质的影响及失效性问题。盛平湘(1990)3把阿累尼乌斯在1889年总结出的化学反应速度常数与温度的关5广西大学工程硕士学位论文CPS-CL防水卷材性熊研究及其在地铁联络通道中应用预测分析系，引入到聚合物防水材料老化反应中，假定热老化试验前后的材料性能(设为(p)变 化是时间t的函数经过一系列推导得：,E 1 n lg Z=-F B2.3037?T式中：E反应活化能R气体常数，8.315J/moIKT热力学温度K从四种可见，时间的对数与1/T成直线关系，在作一定数量试验的基础上课利用该 式求出预测寿命。陈露(2012)阿以福州地区的气候特征与温度入手，对SBS改性沥青防水卷材进 行温度调控，其结果对拉伸性能基本无影响，但高温条件下，拉力减小、延伸率增大;低温条件下，拉力增大，延伸率减小。这可能是温度引起SBS改性沥青的软化点下降 造成的。林伟(2004)简述了国内外常用的自然气候老化试验和人工加速老化试验方法,并比较了俄弧辐射加速老化试验和紫外照射加速老化试验。王岚等(2014).为研究短期老化作用、温度分别对三种聚合改性沥青抗变形能力 的影响，利用动态剪切流变仪分别对3种沥青原样及旋转薄膜烘箱老化后的沥青试样进 行重复蠕变恢复实验，利用抗变形指数HL与蠕变劲度的粘性部分Gv对沥青高温变形 性能进行评价。路瑞娟等(2016)通过比较不同基材及不同处理方式的基材与MWS(改性沥青 防水密封膏)的粘结性能，研究了基材对MWS粘结性能的影响，以供实际工程中节点 部位密封防水时的选材参考。刘睿劭等(2011)的以生命周期评价(LCA)理论，辅以应用建筑工程环境影响评 价系统(BEPAS),对建筑工程中常用的两种防水材料SBS改性沥青防水卷材与丙烯 酸酯乳液水泥防水涂料进行了环境因素对其使用寿命可能产生的影响的综合分析比较，以此来确定常用防水材料在服役过程中可能会受到的主要环境影响因素与可能受其影 响的程度，以此研究方式为工程实际中选择防水材料时提供新的思路。尚建丽等(2010)如采用人工神经网络中误差反向传播的多层前馈式网络，即BP(Back-Propagation)型网络建立SBS改性沥青防水卷材力学性能和使用寿命关系的模 型，对其使用寿命进行预测，为建筑施工、沥青防水卷材的研究提供一定的技术支持。6广西大学工程硕士学位论文CPS-CL防水卷材性施研究及其在地铁联络通道中应用预测分析蒋雅居等(2005)通过分析高分子材料拉伸的典型力学特征，并对粘着型高分子 防水材料在随基层裂缝扩展而伸长状态下的边界条件进行分析，引入了平面应力和小孔 平板拉伸的弹性力学模型，以得出防水层中的应力解析解，并对裂缝处防水材料剥离区 的形成条件进行探讨。袁大伟(1997)阎采用动态力学的观点，以高聚物的等速拉伸曲线为例，以相对恰 当的方式解释了防水卷材与混凝土表面形成剥离区的原因，并以此为今后防水材料的粘 结稳定的施工提出了有效的意见。吕桂英等(2006)从高分子材料老化试验(自然环境老化、人工加速老化)展开 评价，并分析了高分子材料的物理性能指标、力学性能指标耐久性能指标的变化，寻找 老化的机理，提出防老化的措施。许琳(2001)着重介绍了近几年发展较快的新型高分子防水材料。王如路.等从上海隧道工程实际渗漏灾害入手调查研究，对地铁隧道运营期间隧道 产生渗漏的原因进行了分析总结，并提出了相对应的渗漏治理方案。1.2.2 隧道渗漏水的原因及相关分析方法YoshimuraJ(1990产认为能对隧道区间段渗漏水现象造成影响的自然环境因素有当 地的水文地质情况、该地区所处气候带与温度变化，以及年平均降雨量与历史最大降雨 量可能造成的地下水位变化对隧道带来的影响。Okadak(1985)囤从地下水作用于隧道的角度入手，地下水对隧道的不利作用易 使隧道发生渗水，给隧道施工或者运营期间造成水害，不仅如此地下水的渗流作用还易 使周围自然环境中的土体或者岩体结构发生改变从而造成隧洞周围的水环境变化进而 引发灾害问题。总的来说，地下水的侵蚀作用对隧道以及周围环境都有一定的影响，因 此对地下水的引流或者抵御是不可忽视的。L.Niel.Plummer(1992)通过实地观测与研究发现岩石除了能够储存地下水且其中 的缝隙能使地下水在岩石内流动外，还能作为促促进水分子的离解化学因素之一。因此 地下水与周围环境的相互作用造成的隧道周围岩体性质的变化，从而导致隧道内外出现 不同渗透压力，也是影响隧道渗漏水的因素之一。潘海泽等(2008)3对隧道渗漏水进行了调查研究，并把调查中的隧道防水设备 与排水设施、周围植被覆盖情况以(0,1)的程度进行等级划分并对其进行赋值，再结 合当地隧道周围地区年平均的降雨量通过一种自身制定的计算方式与之前规定的破损 7广西大学工程硕士学位论文CPS-CL防水卷材性矩研究及其在地铁联络通遒中应用预测分析程度等级建立关系，可以发现隧道渗水的严重性与防水结构、排水设施与周围植被覆盖 率还有年平均降雨量都有很大的相关性。叶琳昌初（2005）针对近年来各地地下防水工程渗漏事故增多的情况，通过调研，对防水混凝土裂缝机理、防水材料作用与施工工艺、地下工程设防措施等问题作了探讨，提出了自己的看法。他认为防水混凝土裂缝机理有待进一步的深化，控制裂缝主要从改 进施工手段以及控制施工质量，反复检查入手，防水材料能否与混凝土主体结构紧密结 合，共同抵抗地下水的侵蚀，是实现防水功能的关键所在，工程中对地层裂隙水及周围 地表水考虑不足，施工时未配置足够排水设备，在无任何补救措施情况下盲目抢工，因 地下水的作用，致使部分区段底板混凝土、砂浆防水层及步道等处普遍鼓裂，正确评价 新型防水材料对渗漏水问题的影响性有利于解决现阶段的渗漏多，难治理的问题。罗鑫等（2006）就隧道检测结果进行了综合分析以便科学地评价隧道病害状况，其中就渗漏水的等级整合了国内与其他国家的判定渗漏的标准。根据我国现有规范规定,根据隧道渗漏程度，可将渗漏等级划分为润湿、渗水、滴水、漏水、射水、涌水六级。日本道路隧道将漏水程度定性地分为四级，并根据漏水程度和部位对渗漏水分级（见表 1-1）。A、B、C代表渗漏现象的严重性。美国相关隧道规范将渗漏等级分为轻度（混 凝土表面潮湿但无滴水）、中度（流量小于30滴/分）、重度（流量大于30滴/分）。我国相关的隧道规范将渗漏水对隧道的使用功能造成个影响定性地分为五级，将漏水中 的PH值对隧道衬砌的侵蚀程度定量地分为四级（表1-2）从以上可以看出，目前对渗 漏水的分级主要是以现象的严重性来对隧道渗漏水的情况进行等级划分。表1-1日本道路隧道渗漏水分级Table 1-1 water leakage classification of road tunnels in Japan表1-2 PH值与隧道衬砌腐蚀程度分级Table 1-2 classification of pH value and corrosion degree of tunnel lining部位漏水程度喷出流下滴水湿润拱3A2AABIvtz 骑2AAAB隧道及地下工程渗漏水的发生除了受到自然环境因素影响之外，极为重要的一点就腐蚀等级pH值对混凝土的作用A1（严重）=-0.0007/-0.00770.91570lnv=0.0026/-0.01220.898在高分子材料有效性及耐久性研究中，对材料到达使用寿命不能继续服役所做出的 判断标准是材料性能低于自身原本性能50%(特殊材料60%)时。根据表4-4的回归方 程，现可列出三种试验温度下材料衰退至50%、60%强度所需要的临界老化时间小38广西大学工程硕士学位论文CPS-CL防水卷材性能研究及其在地铁联络通道中应用预测分析表4-5不同残余率下三种试验温度下的临界时间feTable 4-5 Critical time/e of three test temperatures under different residual rates强度残余率(%)40-/e(d)55-Zc(d)70-/e(d)601700719192502308979262将表4-5推算出来的40、55、70摄氏度下不同残余率的临界时间数据L与式(3-9)结合可以推算出防水材料在其他温度下到达临界时间%具体数值来作为寿命参考。把表 4-5中数据带入式子(3-9)结合nt-r1线性关系法可得下图4-4o图4s强度残余率下的比卜/线性关系图Figure 4-4 lnZ-71 linear relationship diagram of strength residual rate由图4乂拟合可得50%、60%强度下CPS-CL湿铺双面粘防水材料的Dakin寿命曲 线方程，如表4-6所示。根据表4-6中方程，做出材料残余强度为50%与60%时，5 40范围内，材料寿命变化曲线图4-5。根据南宁地区年平均气温为22,结合表4-6 与图4-5,进行估算CPS-CL防水材料衰退至50%与60%强度残余值所需要的时间。表4-6 50%与60%强度残余率下的寿命方程Table 4-6 Life equation under 50%and 60%strength residual rate注：T为热力学温度，后同。强度残余率%/%(%)lnt=a+bT1Ri50In z=7749.4r1-l 6.9270.97860In/=7774.ir-17.3100.97839广西大学工程硕士学位论文CPS-CL防水卷材性能研究及其在地铁联络通道中应用预测分析图4-5 540材料强度寿命变化曲线图F