聚乙烯隧道逃生管道

試驗目的：

    通過將尺寸規格相近的高分子量聚乙烯隧道逃生管道與鋼管分別進行抗沖擊試驗，論證超高管應用于公路隧道坍塌逃生應急救援的可行性。

試驗材料：

    1、Q235螺旋縫埋弧焊鋼管，規格為Φ620×10。屈服強度σ1=215GPa，彈性模量彈性模量E1=210MPa；泊松比ν1=0.25。

    2、高分子量聚乙烯隧道逃生管道（分子量約為250萬），規格為Φ800×30 , 屈服強度σ1=3.7GPa，彈性模量E1=700MPa；泊松比ν1=0.42。 試驗要求及方法：

    采用尺寸規格相近的鋼管與高分子量聚乙烯隧道逃生管道從距圓管頂部的高度H為10m的地方將重物自由釋放，進行沖擊對比試驗，驗證高分子量聚乙烯隧道逃生管道的可靠性。

 1、沖擊試件為塊狀花崗巖，初步選定巖塊直徑為0.67m。巖體參數取值為：彈性模量E=40MPa；泊松比：ν1=0.2；%密度ρ1=2500kg/m3；巖塊重 W=400kg。

 2、圓管墊層為平整放置的砂袋，墊層厚250mm，寬800mm。     用于隧道施工逃生的薄壁圓管自由放置于平整墊層上，當受到落石沖擊荷載作用時，圓管底部主要受墊層豎向和橫向摩擦約束作用。沖擊試件離圓管頂部距離主要取決于隧道斷面的開挖高度，本實驗取隧道中心頂部到圓管頂部的高度的極限值H為10m，將塊石自由釋放，分別對高分子量聚乙烯隧道逃生管道和鋼管進行沖擊。實驗結果高分子量聚乙烯隧道逃生管道受到沖擊后，石塊被彈出，管道幾乎沒有受到損傷，耐沖擊性能良好；鋼管在受到沖擊后，管道被砸扁，發生永久性形變。

    為了明確沖擊能量的大小，對石塊從10m高處自由落下的沖擊力及圓管形變量進行計算。在石塊自由下落時，石塊瞬時速度可由能量守恒定律求出，Vt=14m/s。同時，可計算出高分子量聚乙烯隧道逃生管道和鋼管所受沖擊力和變形量如表2 所示。     從結果中可以看出，10m高處落下的石塊的沖擊能非常大。同時，高分子量聚乙烯隧道逃生管道抗沖擊性能極高，外力沖擊不能使其破裂。而且，其具有很好的韌 性和吸收沖擊能的性能，受到大石塊沖擊的過程中，能夠吸收大部分的沖擊能，減少對管道的破壞。鋼管抗沖擊性能不如高分子量聚乙烯隧道逃生管道，且其在受到石塊砸擊之后發生永久性形變，難以恢復。 結論：

    采用高分子量聚乙烯隧道逃生管道對公路隧道施工逃生管道進行了設計。同時，高分子量聚乙烯隧道逃生管道的結構尺寸符合人體工程學原理，結構簡單，拆裝方便。通過對高分子量聚乙烯隧道逃生管道和鋼管進行抗沖擊性對比試驗，驗證了高分子量聚乙烯隧道逃生管道應用于公路隧道施工應急救援的可靠性。