大型复杂隧洞衬砌外水压力计算方法探讨摘要：科学合理选择隧洞衬砌外水压力计算方法，有利于准确进行预测分析，从而实行有效措施，保证地下洞室及厂房等建筑物的渗透安全。本文介绍了几种方法的工作流程、方案针对性，结合调研、实验观察取得的数据，陈述讨论之后新发现，剖析其不理想的局部存在问题。1 外水压力计算比选由来已久，水利水电工程方面就针对水压力进行较多讨论分析，已经制订相关的设计法律规范。大型复杂隧洞衬砌外水压力计算方法主要有四种：（1）折减系数法；（2）解析法；（3）半解析法法；（4）渗流与应力耦合分析法。1.1 折减系数法《水工隧洞设计法律规范》规定：地下水压力实际上是一种体积力，表现为在渗流过程中渗透水作用在围岩和衬砌中。对水文地质条件较简单隧洞，可用隧洞沿线地下水位线以下的水柱高乘以相应折减系数，估算作用在衬砌外缘地下水压力，据隧洞的设计法律规范，外水压力可按从地下水位到隧洞轴线的静水压，再乘以折减的系数 β。有学者建议在法律规范确定折减系数基础上提出改进方法，认为法律规范建议的单一外水压力的折减系数法，有以下缺点：（1）让设计人员，很难作出选择的，是 β 值的变幅很大；（2）β 值，制定是据常规的混凝土衬砌且是有裂缝条件下。对有些工程，要求混凝土的衬砌的透水性微小，从而建议值就不能再适用；（3）实际情况下，由于地形、地质条件的不同，初始的渗流场中某一點水压力，并不等于该处的地下水位的静水压力。因此，学者们提出，外水压力的修正系数方法。法律规范中的折减系数方法确定外水压力不太好把握，特别是提到“隧洞沿线地下水位”，但并没有明确地下水状态是潜水、层间水、还是上层滞水；也没说明白是勘探过程中初见水位，还是最终稳定水位、是分层水位、还是混合水位等，且没有考虑防渗和排水廊道以及排水孔对水位影响[1]。1.2 解析法可以假定围岩为均质、各向同性弹塑性体，则作用初始应力视为静水压力状态。根据围岩模型，运用达西（Darcy）定律可以导出作用在衬砌及灌浆加固圈区域内间隙水压力[2]。理论解析法计算作用于隧洞衬砌外水压力比较简便，但假定围岩灌浆圈是均质各向同性，这个假定与实际现场复杂地质条件不太吻合。1.3 半解析法、水文地球化学方法该方法具体思路，首先要建立隧洞的排水水文地质的概念模型，且采纳经验的解析法，来预测涌水量，将涌水量，代入隧洞的围岩的渗流剖面的二维模型，从而模拟排水时，围岩的渗流场分布，进而采...
