Page 31 - 水利学报2021年第52卷第1期
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3 裂缝出现
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图 8 衬砌内壁环向应力及内侧钢筋应力演
化特征（3 裂缝位置）
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特征详见图 9（a）。从图 9 可以发现，交界面间隙分布表现出明显的对称性，并在衬砌裂缝位置达到
最大值 1.339 mm，随着与裂缝位置距离的增大，间隙开度逐步减小，在 0°、180°位置达到最小值
0.002 08 mm。衬砌开裂后，交界面间隙的演化特征如图 9（b）所示。从图 9（b）可以看出，0.46 MPa 内
压下衬砌开裂，迭代稳定后间隙开度最大值为 0.810 mm，但衬砌与围岩仍有部分区域尚未脱离；内
压加载至 0.7 MPa 时，两者基本已完全脱离，间隙开度最大值增至 1.107 mm；在内压持续增大至 0.81
MPa 的过程中，间隙开度进一步增大。
90°（3 裂缝位置）
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y
x
间隙开度/m
270°（7 裂缝位置）
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环向位置/（°）
（a） 分布特征 （b） 演化特征
图 9 衬砌-围岩交界面间隙分布及演化特征
4.4 隧洞渗流场演化特征 充水加压过程中，隧洞渗流场演化特征如图 10 所示。内压为 0.4 MPa
时，衬砌内聚区域仍处于线弹性状态，透水性非常弱，此时渗透水压力大部分消散于衬砌内部，见
图 10（a）。内压达到 0.46MPa 时，第 2 次迭代后，衬砌出现 2 条裂缝，洞内压力水流沿着裂缝通道外
渗，导致渗流场出现显著的重分布现象，详见图 10（b-1）；随着耦合迭代过程的进行，第 3 次迭代后
衬砌与围岩开始脱离进而形成间隙，相较于衬砌混凝土以及围岩岩体，交界面间隙表现出明显的过
流能力并立即由压力水体填满，水压力沿着衬砌裂缝与交界面间隙所形成的水体流动通道向外传
递，使得渗流场进一步演化，详见图 10（b-2）；迭代稳定后，脱离区域、交界面间隙开度的增大继续
影响隧洞渗流场分布特征，详见图 10（b-3）。内压加载至 0.81 MPa 时，交界面间隙内部的水体流动已
经使得衬砌外水压力呈现出较为均匀的分布，此时隧洞渗流场详见图 10（c）。
5 有条件联合承载特性的影响
实际工程中，倘若衬砌与围岩之间采取局部加强措施，例如预留连接锚杆，使锚杆预留段和衬
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