Page 80 - 2025年第56卷第11期

图 2 为天荒坪抽水蓄能电站监测断面 1 的渗压计、钢筋计和测缝计监测结果。由图 2（a）可以看出，
从充水开始，衬砌外侧水压力随内水压力的增加而增加，由此表明，在充水前衬砌已存在贯通裂缝，
使得衬砌内、外水相互连通，导致两者在充排水过程中同步升降，与仙游电站衬砌开裂后所反映的规
律是一致的。由图 2（b）可以看出，衬砌开裂后，随着内水压力的增加，钢筋计的应力值呈现出逐渐减
小的趋势，受力状态逐渐由受拉转为受压，根据变形协调原理，说明此时衬砌也处于受压状态。如
图 2（c）所示，衬砌开裂后，衬砌与围岩之间的缝隙宽度随内水压力的增大而增大，随内水压力的减小
而减小，衬砌与围岩大部分会发生分离或脱空，受自重影响，仅在底部位置尚存在部分接触，衬砌与
围岩属于非联合承载状态。

图 2 天荒坪电站监测断面 1 运行监测图 ［18］

综合上述可知，高水头钢筋混凝土衬砌压力隧洞在充水运行过程中，当内水压力升高至一定值
后，衬砌会发生开裂、透水，随之外侧水压力会迅速上升，内外水压力差迅速减小，且当两者逐步趋
向于平衡时，衬砌与围岩两者会出现脱离，且衬砌和钢筋的受力也会由受拉状态转变为受压状态，这
一规律和厚壁圆筒理论计算结果反映出的规律一致 ［19］ 。由此可以得出，一旦衬砌开裂，内外水连通
后，内外水压力会逐渐趋于平衡，衬砌受力也会由受拉转变为受压，因而衬砌在后续运行中也不会再
产生新的裂缝。
2.2 含诱导缝钢筋混凝土透水衬砌结构 受地质条件和施工条件影响，内水压力作用下钢筋混凝土衬
砌的开裂部位以及裂缝条数具有随机性和不可控性，现有压力隧洞压水试验结果表明，多数钢筋混凝
土衬砌的贯通裂缝数量在 1 ~ 3 条之间，少数在 3 条以上 ［10，20］ 。由上述分析可知，高水头作用下，衬砌
必然会发生开裂，且衬砌开裂后，由于内外水连通且趋于平衡，衬砌将会处于受压状态，衬砌也将不
会再产生新裂缝。由此，基于化被动随机开裂为主动诱导开裂思想，通过设置诱导缝主动引导衬砌
“定向开裂”，使内外水连通同时两者达到平衡，使得衬砌受压不会再产生其它新裂缝，从而达到控制
衬砌裂缝的开裂位置与数量。

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