贵阳市超高分子量聚乙烯隧道逃生管道性能特点

贵阳市超高分子量聚乙烯隧道逃生管道性能特点

针对公路隧道施工坍塌事故多发的情况，首次采用新材料（超高分子量聚乙烯材料）对公路隧道施工应急救援通道进行了设计研究。结合人体工程学原理，根据Hertz接触力学理论，采用Thonroton假设，对逃生管道的结构尺寸进行了优化，并对管道的连接方式进行了设计。后，通过抗冲击性试验，对逃生管道用于公路隧道施工应急救援的可靠性进行了验证。试验结果表明，超高分子量聚乙烯管道结构尺寸合理，安全可靠，可应用于公路隧道施工应急救援

隧道逃生超高分子量聚乙烯管道（分子量约为250万），规格为Φ634*24其主要参数取值为：屈服强度σ1=3.7GPa，弹性模量：E1=700MPa；泊松比ν1=0.42；?密度：ρ1=950kg/m3 。

取隧道中心及边顶部到圆管顶部的高度的极限值H为7m和5m,将块石自由释放，分别对隧道逃生超高分子量聚乙烯管道和钢管进行冲击，此时可根据能量守恒定律计算出岩块下落速度，分别为v1=11.7m/s和v1=9.9m/s。?取不同圆管壁厚H进行计算随着圆管壁厚的增加，块石下落引起的圆管凹陷变形值越来越小。当块石下落高度ｈ＝7ｍ时、壁厚Ｈ＝24mm时，隧道逃生超高分子量聚乙烯管道的凹陷变形值Δ＝0.048m，约为圆?管直径的8%；当下落高度h＝5ｍ时、壁厚Ｈ＝24mm时，凹陷变形值?Δ＝0.038m，变形值更小。此时，隧道逃生超高分子量聚乙烯管道变形凹陷后，管内的通行?空间为588mm，满足人体工程学要求，人能安全通过应急通道。当壁厚较小时，变形值增大，可能不安全%当壁厚更大时，尽管安全性增加，但管材重量?也随之增加，致使成本上升，搬运困难。?因此，设计中取隧道逃生超高分子量聚乙烯管道壁厚为24mm是适宜的。

超高分子聚乙烯逃生管道的性能特点；

1. 抗冲击性能十分优越。抗冲击强度在常温状态下是PC的2倍，ABS的5倍，POM和PBT的8倍，pe100的10倍以上，-30°C时是pe100的16倍以上，抗开裂能力是pe100的2倍左右。它的反复冲击后表面硬度更高，可抵御各种外力冲击，地壳变形，比钢管更安全，更可靠。

2. 使用寿命长。超高分子隧道逃生管道的用在隧道逃生领域比钢管耐用，可反复使用，节省成本。

3. 连接方便。超高分子聚乙烯逃生管道有多种连接方式：抱箍链接，卡扣连接，链条连接等，不管哪种连接方式都非常简单，不需要焊接，现场施工非常方便。

4. 抗断裂强度高。超高分子聚乙烯逃生管道可以有较大的弯曲而不断裂，断裂伸长率达400%，地壳沉降时可以有较大的拉伸而不断裂，避免事故发生。

5. 重量轻便。超高分子聚乙烯逃生管道的密度为0.93g/cm3，比水的比重小，逃生管常用型号800*30mm的重量为70kg/m，而820*10mm的钢制隧道逃生管道的重量为200kg/m。 

试验要求及方法 

    隧道逃生管道受到冲击后，石块被弹出，管道几乎没有受到损伤，耐冲击性能良好；钢管在受到冲击后，管道被砸扁，发生*久性形变。从结果中可以看出，隧道逃生管道抗冲击性能极高，外力冲击不能使其破裂。而且，其具有很好的韧性和吸收冲击能的性能，受到大石块冲击的过程中，能够吸收大部分的冲击能，减少对管道的破坏。钢管抗冲击性能不如隧道逃生管道，且其在受到石块砸击之后发生*久性形变，难以恢复。 

洛阳国润新材料科技股份有限公司

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