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表面合金化处理等手段，对诱导缝位置处钢筋进行预处理，可以有效防止衬砌开裂后造成的局部钢筋
锈蚀并降低处理成本。由此可以推断出，含诱导缝钢筋混凝土衬砌可以通过对开裂部位钢筋预先进行
防腐处理，实现衬砌开裂位置钢筋腐蚀可防的功能。
图 20 为模型拆除后高压水流沿监测仪器引线
渗流情况。由图可以看出，由于监测仪器与围岩
混凝土之间属于软接触，试验过程中，当衬砌开
裂后，高压水流沿衬砌外渗后进入围岩内侧，并
沿着监测仪器引线流动外渗进入围岩与压力桶之
间 。 也 正 是 由 于 这 一 原 因 ， 导 致 在 衬 砌 开 裂 后 ，
由于高压水流外渗至围岩背后，在内外侧水压作
用下使围岩环向受力出现了由受拉转为受压。同
时在排水阶段，衬砌内水压逐渐降低为零，此时 图 20 高压水流沿监测仪器引线渗流情况
围岩与压力桶之间的水仍未及时排出，在围岩外侧水压力作用下，围岩处于了受压状态。这也解释
了首次和第二次充水过程中围岩环向受力出现由拉转压原因。

5 结论

本文基于化衬砌被动开裂为主动诱导开裂思想，提出了含诱导缝钢筋混凝土透水衬砌结构型式，
通过开展压力隧洞充排水物理模型试验，分析了首次和二次充排水过程中衬砌结构的受力性状，验证
该新型衬砌结构的有效性。研究取得如下主要结论：（1）通过首次充排水试验发现，充水初期，当衬
砌未开裂时，衬砌（环向）和钢筋处于受拉状态，而当衬砌开裂后，衬砌外侧水压力出现快速上升，
且随着衬砌内外侧水压力差的逐渐减小趋于平衡，衬砌（环向）和钢筋受力由受拉状态转为受压状
态，且裂缝宽度大小与内水压力成正相关关系。（2）与首次充排水过程不同，在第二次充水排水过程，
由于衬砌已开裂，内外水处于连通状态，衬砌外侧水压力随内水压力同步升降，衬砌环向虽在充水初期
呈现出受拉状态，但受拉状态的持续时间短（总体处于受压状态），且内水压力与最大拉应变均小于首次
充排水过程，由此证实一旦衬砌开裂后，衬砌不会再产生新的裂缝。（3）通过模型试验后检查发现，首
次和第二次充水后，含诱导钢筋混凝土衬砌仅沿诱导缝形成了 1 条贯通裂缝，其他部位并未出现裂缝，
证实了含诱导缝钢筋混凝土衬砌结构具有裂缝位置与数量可控、裂缝宽度可测的功能。（4）由于衬砌开
裂可控，可以实现对钢筋进行靶向防腐，如对衬砌预设开裂部位处的钢筋涂覆防锈涂层、阻锈剂或合金
化处理。（5）现有高压隧洞压水试验表明，内水压力作用下钢筋混凝土衬砌的贯通裂缝数量多数为 1 ~ 3
条。受模型尺寸与监测仪器铺设影响，模型试验仅在衬砌顶部布置了 1条诱导缝。在实际工程中，可根据
工况需要改变诱导缝的位置与数量，此外，考虑到衬砌结构运行的稳定性，诱导缝的数量不建议超
过 4条。

参 考 文 献：

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