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水库安全运行管理理论与模式研究
Research on the Theory and Mode of Safe Operation Management of Reservoirs

四、理论分析

输水隧洞监控检测与安全评价理论分析，涉及输水隧洞设计理论、施工技术、

荷载分析等方面的内容。
在设计方面，输水隧洞设计方法由传统荷载结构法向地层结构法转变，由传
统的衬砌抗裂设计向限裂设计转变。传统的荷载结构法，即将围岩与衬砌分开，
认为主要是隧洞衬砌承载围岩压力、内外水压力等荷载，因此采用荷载结构法设

计的隧洞衬砌，为保持衬砌刚度，衬砌尺寸较大，经济效益不明显。随着隧洞工
程实践的进行和地下工程研究的深入，普遍不再把围岩当作荷载，而是承担荷载
的主要结构。围岩作为隧洞的主要结构，情况十分复杂，有的硬度高，风化程度

小，整体性好；有的裂缝分布，风化程度高，且围岩情况还受到洞线选择、隧洞
截面、开挖方法等因素的影响。因此为了利用围岩的自稳性，需要对围岩进行处
理，从内部入手，方法有对围岩进行灌浆、锚杆支护；从外部入手，可以对隧洞
围岩外表面进行喷锚支护和混凝土衬砌，以防止围岩过度变形和保护围岩免受风

化侵蚀等。因此，在隧洞的设计理念上，逐步由加强钢筋混凝土衬砌强度刚度，
向提高围岩的自稳性方向转变。
在施工方面，由钻爆法向全断面掘进逐步转变，在支护衬砌形式方面，在条

件允许的情况下，广泛采用不衬砌和喷锚支护。例如，江西省上犹县的龙潭水电
站，采用了不衬砌圆形断面设计，设计水头 49~97m，运行情况良好。在隧洞不
良地质围岩段，采用喷锚支护可以取得良好的效果，如在四川省黑土坡引水隧洞
施工过程中，遇到古河床淤泥质不良地质围岩段，利用喷锚支护，顺利完成了隧

洞施工。近年来，在一些围岩性质比较好的隧洞中，广泛采用不衬砌，而是采取
对围岩表面喷素、钢纤维混凝土，对围岩薄弱部位进行灌浆、锚杆等措施来提高
围岩自稳性，都取得了不错效果。

在荷载分析理论方面，对外水压力的分析，逐步由面力理论向体积力理论转
变。面力理论认为衬砌为不透水结构，认为外水压力只作用的衬砌表面，一般采
用折减系数法进行计算。折减系数法综合考虑隧洞工程地下水流动状态和排水设

施运行情况，根据经验确定折减系数，再乘以所要计算衬砌外缘的水头高度，即
可得到外水压力。折减系数法理论清晰，计算简单，但是衬砌不出现裂缝的可能
性非常小，因此与实际有所不符。体积力理论则把衬砌当作透水结构，认为外水

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