考虑降雨入渗的隧道变形及支护受力数值分析

郭昱葵， 马启和， 郭震山

(1. 中交第二公路勘察设计研究院有限公司， 湖北 武汉 430056; 2. 华中科技大学 土木工程与力学学院， 湖北 武汉 430074; 3. 山西省交通科学研究院 岩土与地下工程山西省重点实验室， 山西 太原 030006)

隧道施工中，由降雨引起的雨水入渗不仅会导致土体含水率和孔隙水压力上升，使土体自重增加，而且会使土中基质吸力和土体强度参数随含水率的增大而明显减小，进而降低土体的抗剪强度，破坏隧道围岩原有的稳定状态，可能使隧道支护体系产生过大的变形和内力，严重时使支护结构开裂破坏，工程安全性大大降低。因此，探讨降雨入渗对隧道变形及支护结构受力特性的影响规律具有非常重要的意义。

降雨过程中的雨水渗透大都为非饱和渗流，而非饱和土中的渗流问题一直是岩土工程研究中的热点和难点问题[1,2]。目前，国内外学者在非饱和土的性状及非饱和渗流方面已进行了相关研究。Fredlund等[3]针对非饱和土强度计算公式，在饱和土的摩尔库伦抗剪强度公式基础上考虑基质吸力的影响，得到了非饱和土的计算公式。包承纲等[4,5]以基质吸力为中心，结合实际工程问题讨论了非饱和土的性状。朱伟等[6]通过归纳总结，从力学角度探讨了几个非饱和土体渗流的基本问题。吴宏伟等[7,8]指出降雨入渗对工程安全有较大威胁，研究降雨入渗问题具有很重要的理论和工程应用意义。

然而，现有文献主要集中于对边坡在降雨入渗过程中变形及破坏形态的研究[9～11]，而鲜有文献研究降雨对隧道变形及支护受力的影响。……