在岩石隧道设计中的岩-水压力问题的探讨在岩石隧道设计中的岩\水压力问题的探讨中图分类号：U455.43文献标识码：人文章编号：2306-1499-（2014）11-0116-03长期以来，专家们就岩体压力和水压力是否同时出现进行了评估并将其用作全封闭岩体隧道设计的一个附加因素的问题展开了探讨。本文对此论题的基本情况进行了介绍，其目的是对该领域的研究工作起到进一步的推动作用。1.综合问题全封闭岩石隧道在规划阶段需要提出的问题是：如何考虑岩体压力和水压力对隧道设计的影响并如何处理岩体压力和水压力同时出现的问题。关于这一论题可参阅有关标准手册第853［1］条，第853.9120节中的表述如下：“各种过程都可说是对岩体压力和水压力的叠加。在岩体中，主耍以水压力的那部分为主，且作用在衬砌和岩石间接缝的每个点上，而这种压力超过岩体压力（可能出现隆胀和蠕变）。但是，特别是在软地层的浅埋隧道中，如果岩体压力确定为受土力学术语“隆起”影响的土压力，那么在这一点上的衬砌和岩石间的接缝所受压力就由主导作用的全水压所叠加。“鉴于手册中阐述的过程通常公认为软地层的浅埋隧道情况，则其他观点和概念主要适用于岩石隧道（请见［2］）o该过程可对加筋的程度或隧道衬砌的厚度及建设成本产生影响。在如下的考虑中，如果是岩石隧道，同时出现岩体压力和水压力，不需对此两种有效的因素相加。隧道衬砌受影响于地质和水文地质条件，隧道的深度和几何结构，以及具体采用的施工方法等因索。本文中的几个问题是以如下假设为依据的：岩石属一种固体性质。地层中存在有分隔面即水可渗透的层面和破裂面；岩石本身被认为是不渗水的。隧道因深埋，不会对地表构成破裂机理。（覆盖层22隧道半径）2•在岩体中开挖隧道的特点如图1所示，可很接近地检查到在岩体中开挖隧道期间的应力重新分布及过程。以隧道顶垂直断面和隧道墙横断面显示典型施工状态中径向应力过程。图-1未排水隧道周围的第二应力状态（红色）与其最终状态中静水压所谓初期应力状态主耍在挖掘前未扰动的地层中产生。径向应力PRPRIM在垂直断面上为G.h而在横断面为KO.G・h（G—地层比重；h-覆盖层高度，K0—侧向压力系数）。在这方而，覆盖层高度同隧道半径大小相比将大得多，则可对顶部和边墙之差忽略不计。且假定在隧道上方高度hw存在天然地下水位。在隧道开挖期间，地下水在开挖面范围从自由的或不稳定的岩而流入隧道。这样，挖掘边缘处的水压力可降为零。开挖面范围的岩石因开挖会自动局部卸载。由于衬砌安装后岩石进一步松弛，衬砌和岩石将成为一结合系统。就此而言，弹性或弹塑性约束应力PRA（请见图1）,也叫“岩石压力”，在隧道周围不是常数（隧顶：PRAF,边墙：PRAU）。隧道周围的地层一般受压应力影响。径向应力PR从挖掘处边缘迅速向岩体增加，最终会处于初期应力状态（垂直：G・h,水平：KO.G・h）。图・1中以红色表示的状态，本文中称为二次应力状态。而在采用机械化（如EPB盾构机）开挖过程中安装的管片衬砌直接受到径向应力的影响；在采用新奥法（NATM）开挖时，最初受到影响的是喷射混凝土的外层，一旦前者受损最先受到影响的是现浇混凝土内层。这一区别不适合以下情况。在应用不渗水衬砌的情况下，水压力一般都会再次逐渐增大。即使在最不利的情况下，也可在支撑和岩层间形成全静水压力PRA（如图.1蓝色所示）。也可预先假定，采用当今的隧道施工方法，一定高度松动岩体位于衬砌上，以及通过它们的固有重量-在它上面的自立岩体的影响，从这个意义上来讲也不会形成“松动区”-这种情况可说明：应力重新分布仅在地层中形成洞穴时才可能发生，且径向应力在这种情况下将从开挖边缘到规定的距离减为0。3.考虑单独的分界面理想化的平坦和均匀地安装的分界面，这样水将无法渗透，代表着理论上的岩层边界线情况。而事实上分界面总是在一定程度上有着粗糙度和局部的通路。通过物质连接桥，压力可以传递，水也能渗透到衬砌和岩层之间的空洞里（如示意图2）。图-2通过物质连接桥进行力的传递两个弹性的带有物质连接桥的断裂体能以简单的形式显示成插入弹簧的两个刚性体（如图3）。通过物质连接桥传递力的总和到规定的平而，形成...