富水隧道复合结构体系防排水技术与地下水相互作用

地下水与围岩发生的物理作用主要包括润滑作用、软化和泥化作用及结合水的强化作用。当围岩的物理性质发生变化后，围岩与地下水同时对衬砌结构的受力状态产生显著影响。因此，在分析地下水对衬砌结构的影响时，必须首先考虑地下水对围岩的影响，进而分析围岩、地下水及衬砌结构的相互作用。

1.润滑作用

裂隙岩体的裂隙多为无填充的孔隙或全风化物的填充孔隙。由于地下水的存在，减小了裂隙的摩擦因数、岩体的内摩擦角和抗剪强度，这种现象在斜坡地段受水渗透的影响而出现滑动时表现得较为明显。

2.软化和泥化作用

由于岩体裂隙间水的存在，尤其在断层地带，裂隙面中的填充物随着含水量的增加发生由固态向塑性状态甚至向液态变化的弱化效应。水的软化和泥化作用使裂隙岩体介质的力学性能显著降低，导致岩体的黏聚力降低，同时内摩擦角减小。(https://www.xing528.com)

岩石的抗水软化能力取决于岩石的物质组成和结构，岩石中含有的亲水物质越多，岩石的抗水软化能力就越差。实验表明：高强度结晶岩石的抗水软化能力较强；中等强度的硅质、钙质岩石的抗水软化能力次之；低强度的泥质岩的抗水软化能力更次之；部分风化岩、构造岩及松散类岩石抗水软化的能力最差。

3.结合水的强化作用

裂隙岩体中的一部分水体以自由水的形式存在，另一部分以结合水的形式存在。结合水对岩体力学性质的影响和自由水完全不同，结合水是水和岩块形成的组合体，结合水和岩块共同受力，对岩块的强度有增强作用。结合水的强化作用主要发生在岩块粒径较小的非饱和岩土体中，而在地下水位线以下，结合水的强化作用不明显。因此，在裂隙岩体渗流对应力影响的分析中，往往不考虑这一部分强化作用。

围岩受到地下水的影响后，围岩的应力应变特征发生变化。由于围岩与衬砌结构密贴，衬砌对围岩的变形起到约束作用，而围岩变形与静水压力的作用对衬砌结构的应力应变特性产生明显影响。因此，通常在分析围岩和衬砌的相互作用时，将围岩与衬砌看作复合结构，共同受力、共同变形。