盾构隧道施工过程中，为防止盾尾渗漏影响盾构机正常掘进，盾尾特别采用由盾尾钢丝刷与盾尾密封油脂构成的盾尾密封结构。为保证防水效果，很多重点地段采用3~4道钢丝刷，盾尾密封油脂用量大，直接影响到整个隧道的工程造价，但即使如此盾尾密封防水失效事故仍时有发生。这与盾尾密封防水的相关研究严重滞后有着密切关系，目前盾尾密封防水设计一直处于经验设计阶段。
　　本文主要针对盾尾油脂的特性及盾尾密封防水性能问题，借助计算流体动力学数值模拟方法，进行以下几个方面的研究：
　　(1)盾尾密封油脂的物理性质是决定其防水性能的根本原因，而盾尾密封油脂的粘度则是油脂物理性质的关键参数。本文根据相关规范对三种油脂进行粘度测定，结果表明油脂粘度较大属于高粘度流体，不同油脂粘度不同。且油脂粘度随剪切速率的增大而减小，呈现出明显的非牛顿流体特征，其流动特性符合宾汉流体，由屈服剪切应力和塑性粘度两个指标决定其粘度性质。
　　(2)通过建立油脂水平圆管流动模型，对油脂泵送性进行分析。研究表明，油脂泵送性与油脂屈服剪切应力、塑性粘度、运输管长和管径有关，油脂屈服剪切应力和塑性粘度越大，管长越长，管径越小，油脂泵送性越差。
　　针对工程中常用油脂锥入度大小来进行油脂泵送性优劣评价问题，本文通过油脂锥入度分析发现，油脂屈服剪切应力对油脂锥入度影响较大，而油脂塑性粘度对油脂锥入度影响较小。油脂锥入度可作为评价油脂泵送性优劣的辅助参考，但评价油脂泵送性的优劣仍需测定油脂屈服剪切应力和塑性粘度两个指标。
　　(3)依据现有油脂防水性能检测设备，引入钢丝占比描述油脂纤维对钢丝网的堵塞作用，建立油脂防水性能分析模型，对油脂防水性能进行研究得出：油脂依靠自身粘性具有一定防水能力，定义为油脂粘性防水压力，其量值较小且小于常规埋深盾构防水要求，盾尾密封防水不能只依靠油脂提供防水压力；此外，提高油脂屈服剪切应力和塑性粘度以及提高钢丝占比，可提高油脂防水压力。
　　(4)通过建立盾尾密封防水性能分析模型，并建立钢丝刷微观模型分析对钢丝刷在盾尾密封防水中的作用，研究得出：盾尾密封防水压力由油脂和钢丝刷共同提供，油脂提供初始防水压力，钢丝刷进一步增大防水压力，最终使盾尾密封防水压力大于外部水压，满足盾尾密封防水。
　　(5)由于盾尾密封油脂粘性防水压力有限，盾尾密封防水压力大小由钢丝刷的提高作用决定。采用多孔介质简化模拟钢丝刷，以渗透率描述钢丝刷孔隙特性对盾尾密封防水能力的提高作用。针对盾构隧道不同埋深的防水要求，试算得到不同水压情况下，钢丝刷渗透率的控制值，并提出钢丝刷渗透率检测概念装置。
　　(6)建模分析钢丝刷与管片不同接触状态对盾尾密封防水的影响，发现钢丝刷一旦与管片表面脱离，即使钢丝刷渗透率满足要求，由于底部缺口的存在也会造成盾尾漏水。据此推导出钢丝刷构造控制方程，可指导钢丝刷设计，确保钢丝刷与管片的密贴状态，保障盾尾密封防水安全。