隧道工程的防滲漏至關(guān)重要，近年來各種地鐵滲漏事故頻頻見諸報端。如俄羅斯圣彼得堡地鐵一號線奮勇廣場站與森林站區(qū)間，運營期曾發(fā)生過多次透水事故，造成隧道結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞、軌道變形、地面沉降。在我國，上海地鐵四號線、杭州地鐵四號線、福州地鐵一號線、佛山地鐵二號線等多地多線亦曾出現(xiàn)過透水沉降事件。

    隧道防滲漏和普通民眾的生命安全密切相關(guān)，透水事故給我們隧道工程的建設(shè)敲響警鐘，隧道防滲漏技術(shù)和材料性能的研究需要高度重視。

    地下工程滲漏水與材料的使用息息相關(guān)，商品混凝土的推廣應(yīng)用，防水混凝土配制原則難以實現(xiàn)；對新型防水材料的性能、作用和應(yīng)用認(rèn)識不清；材料質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計要求；材料選擇忽視工程特點等。

    作為地下工程的核心部分之一，山嶺隧道防水非常重要。隧道漏水不僅會降低混凝土襯砌的耐久性，而且降低隧道內(nèi)各種設(shè)施的功能，惡化隧道內(nèi)的環(huán)境；在寒冷地區(qū)，隧道漏水還將使隧道路面凍結(jié)，頂部產(chǎn)生冰柱，影響隧道的正常使用。建造不漏水的隧道，成了隧道施工的老課題。

    目前國內(nèi)外隧道防水技術(shù)的使用主要有三種類型，一是從圍巖，結(jié)構(gòu)和附加防水層著手以防為主的水密型防水，二是從疏水，泄水著手的以排為主的泄水型或引流自排型防水，三是防排結(jié)合的混合型防水。

    材料是防水的基礎(chǔ)，我國的防水材料通過引進(jìn)和開發(fā)等手段得到了飛速的發(fā)展，已形成了由不同基料組成的卷材、涂料和密封材料系列產(chǎn)品，對防水材料進(jìn)行力學(xué)性能測試，對于提高其防水抗?jié)B有重要的價值和意義。

    橡膠材料力學(xué)性能分析

    橡膠止水帶的材質(zhì)是以氯丁橡膠、三元乙丙橡膠為主，其質(zhì)量穩(wěn)定、適應(yīng)能力強(qiáng)，普遍適用于地下工程施工縫防水設(shè)防。依據(jù)《高分子防水材料第二部分止水帶》GB18173.2國家標(biāo)準(zhǔn)提出的，施工時應(yīng)抽樣復(fù)檢拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率和撕裂強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)等項目。

    橡膠防水材料試件

    某大學(xué)材料研究實驗室，為了研究和開發(fā)更能滿足建構(gòu)筑物防水需求的防水材料，采用新拓三維的XTDIC三維應(yīng)變變形測量分析系統(tǒng)，對用于施工縫防水的橡膠材料進(jìn)行力學(xué)性能測量，以獲取該種橡膠材料物理力學(xué)性能的技術(shù)性能指標(biāo)。

    本次試驗采用2個橡膠材料試件，分別用隧道水壓模擬沖漲變形試驗和拉伸試驗，測量其作為密封材料的拉伸模量、變形和斷裂伸長量等力學(xué)性能。

    實驗一：隧道水壓模擬沖漲變形試驗

    制備橡膠試件，噴涂黑白相間的散斑，將試件放入到圓柱裝置，通過沖水加壓進(jìn)行沖壓實驗，新拓三維XTDIC系統(tǒng)相機(jī)同步采集各個變形狀態(tài)數(shù)據(jù)。

    運用新拓三維XTDIC系統(tǒng)，基于網(wǎng)格應(yīng)變分析、數(shù)字圖像相關(guān)法測量等技術(shù)，通過加壓裝置工作時試件變形的序列視頻圖像，計算出橡膠試件的位移場和應(yīng)變場。

    脹形位移脹形應(yīng)變

    實驗表明，該橡膠試件在沖脹變形過程中，雙向應(yīng)力均勻擴(kuò)展，成形性較好，在對橡膠試件進(jìn)行位移性能、彈性模量分析時，可提供可靠的實驗數(shù)據(jù)借鑒。

    實驗二：拉伸試驗

    對試樣表面制備散斑，當(dāng)試驗機(jī)開始工作時，新拓三維XTDIC系統(tǒng)同步采集，直至試件斷裂，停止并完成采集，對采集的圖像進(jìn)行分析計算。

    新拓三維XTDIC系統(tǒng)，通過比較每一變形狀態(tài)測量區(qū)域內(nèi)各點的坐標(biāo)的變化，得到物面的位移場，進(jìn)一步計算得到試件物面的位移場和應(yīng)變場。

    本次試驗，共測量了2個橡膠試件，精確地獲取了試件的拉伸強(qiáng)度、最大伸長率、撕裂強(qiáng)度和彈性性能等，為橡膠材料的力學(xué)性能研究、材料的設(shè)計和有限元仿真的研究提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，通過不斷地研究材料的力學(xué)性能，找準(zhǔn)材料的工程適用范疇，有助于更好的保證防水效果。

    從實驗數(shù)據(jù)可見，隨著拉伸實驗的進(jìn)行，試件產(chǎn)生明顯的變形和位移，關(guān)鍵部位的位移值和應(yīng)變值不斷增加，關(guān)鍵部位因產(chǎn)生斷裂而破壞。通過采集記錄，獲取橡膠材料力學(xué)性能的數(shù)據(jù)，指導(dǎo)橡膠材料的研究、設(shè)計和優(yōu)化。

    實踐表明，想要解決地下工程漏水這個世界性難題，單一防水方法無法勝任，當(dāng)前人們已經(jīng)趨向于采用混合防水法，通過多道防線，層層設(shè)防，以達(dá)到地下隧道不漏水之目的。從材料的角度來說，應(yīng)合理選擇高性能防水層和結(jié)構(gòu)自防水材料，加強(qiáng)接縫和變形縫細(xì)部防水的處理。