Page 86 - 2025年第56卷第11期

图 16 衬砌外侧水压力随内水压力的变化过程线 图 17 衬砌与围岩环向应变随内外侧水压力变化过程线

通过进一步对比首次充水和第二次充水过程钢筋变化特征还可以看出，由于第二次充水时，衬砌
已发生开裂，尽管每级充水后稳压时间较短，衬砌环向最大拉应变也仅为 2.3×10 ，远小于首次充水时
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衬砌开裂时的最大拉应变值（1.6×10 ）。由此可以看出，在衬砌发生开裂后，后续充水过程中，衬砌环
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向拉应变并不会达到首次充水开裂时的最大拉应变，表明衬砌开裂后，不再产生新的裂缝。
4.2.3 钢筋受力变化过程 图 18 为第二次充/排水过程中衬砌内部钢筋的轴向应力随内外侧水压力
变化的过程线。由图可以看出，虽然第二次充水排水过程中，钢筋受力变化规律与第一次相似，但
由于第二次充水时，衬砌已发生开裂，导致第二次充水初期，当内水压力升高至 0.15 MPa 时，钢筋
受拉开始逐渐减小，远低于首次充水衬砌开裂压力值（1.1 MPa），并随着充水压力的增加，其受力逐
渐由受拉状态转为受压状态。由此根据变形协调原理，进一步推断得出，在衬砌开裂后，由于内外
水连通，在后续充水过程中，衬砌环向受力不会达到其开裂应力值，即衬砌不会出现再次开裂。
4.2.4 裂缝开度变化过程 图 19 为第二次充/排水过程中衬砌裂缝宽度随内外侧水压力变化的过程线。
由图可以看出，与首次充水不同，在第二次充水初期，随着内水压力的增加，测缝计的读数出现了迅
速增加，表明随着内水压力增加，衬砌沿着已有裂缝迅速开裂；由于诱导缝开裂后无法完全闭合，在
随后充排水过程中，测缝计读数变化速度开始减缓并最终逐渐趋于稳定。

图 18 钢筋轴向应力应变随内外侧水压力变化过程线 图 19 衬砌裂缝宽度应变随内外侧水压力变化过程线

4.3 衬砌开裂情况检查 由图 13 可见模型拆除后衬砌开裂的检查情况。在首次和第二次充排水后，
衬砌仅沿诱导缝开裂形成了一条贯通裂缝，而其他部位并未出现裂缝。由此可以得出，在首次充水
后，衬砌沿诱导缝发生开裂，在后续充排水过程中，衬砌不再产生新裂缝。由此可以证实，含诱导缝
钢筋混凝土衬砌可以实现衬砌开裂可控、裂缝宽度可测的功能。
值得说明的是，受传统钢筋混凝土衬砌开裂位置不确定性的影响，无法对开裂部位的钢筋预先进
行防腐预处理，而对整体钢筋进行预处理又会极大的提高工程成本，含诱导缝透水衬砌结构有效解决
了这一问题，为钢筋的靶向防腐创造了前提条件。在实际工程中，通过涂覆防锈涂层或阻锈剂、钢筋

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