盾尾密封系统是保障盾构掘进的重要安全防护系统。近年来,我国城市地铁建设进入高峰期,在建里程大幅增长。随着盾构隧道建设的大规模开展,由盾尾密封失效带来的工程安全问题逐渐凸显。盾尾密封系统主要依靠密封油脂和盾尾刷形成的高压屏障进行密封。一旦盾尾密封失效会造成注浆压力不足、地表沉降加大等危害,严重时甚至会引起隧道坍塌等重大安全事故。因此,研发高性能的盾尾密封油脂,提高盾尾密封的可靠性对于盾构隧道安全掘进具有重要意义。目前,国内密封油脂品牌众多,但质量参差不齐。关于密封油脂的评价方法不完善,不能准确评价密封油脂的密封性能,亟需构建密封油脂力学特性参数与密封性能的关系,从而提高密封油脂的密封性能。针对这些问题,本文在密封油脂力学特性、高效改性剂、密封机理及测试方法等方面进行了研究。(1)通过实验测试研究了密封油脂增稠剂对其力学特性的影响,通过控制变量法制备了密封油脂样品,对油脂样品的流动性、锥入度、动态流变特性进行了分析。构建了密封油脂基本力学特性控制方法。(2)通过实验优选了适用于密封油脂的高效改性剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP),并提出液态三元乙丙橡胶(EPDM)作为密封油脂增粘剂。分析了DOP和EPDM对密封油脂力学特性的改性规律,揭示了两种改性剂对密封油脂的改性机理。(3)采用植物油和动物油作为基础油制备了环保型密封油脂。并采用矿物基础油制备密封油脂作为对照,分析了两种密封油脂在微观结构、热稳定性及力学特性等方面的差异。证实以植物油制备的环保型密封油脂具有更好的热稳定性和粘温特性。(4)采用Matsumura密封测试方法对多种密封油脂样品进行测试,分析了密封油脂的密封机理:纤维骨料通过堆积封闭微孔隙从而起到密封作用。基于密封机理,提出采用多孔径测试方法,改了进Matsumura密封测试方法的测试流程和评价方法。(5)根据盾尾密封结构设计并研制了密封油脂消耗速率测试装置。通过该装置测试并发现增大密封腔压力和掘进速率会增加密封油脂消耗量。