周亚峰，苏 凯，伍鹤皋

（武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072）

1 引言

地下水位以下的隧洞，其衬砌所受水压的确定是设计、施工中极为重要的问题。对刚建成尚未充水的水工隧洞、公路隧道以及铁路隧道，一般不存在内水压力，此时衬砌所受外水压力就是其控制荷载。合理进行隧洞衬砌外水压力作用结构设计的关键在于外水压力取值[1－3]。目前，外水压力的取值方法主要有折减系数法、理论解析方法、数值分析方法等。相比水工隧洞设计规范[4]中单纯按照围岩地下水活动状态进行折减的外水折减系数法，张有天[5]、董国贤[6]考虑更多的影响因素后进行了改进，提出了综合折减系数取值方法。邹成杰[7]总结了水工隧洞外水压力分布特征，提出基于相关工程经验的折减取值方法。王建宇[8]推导了各项同性、均匀介质在稳定流条件下围岩孔隙水压力和作用在衬砌范围内的渗透力，并通过对衬砌渗透力的积分求出衬砌外水压力。这些方法使得外水压力取值更加合理，但取值过程中人为因素较强，存在较大的误差，不利于工程设计采用[9－10]。相比而言，数值分析方法无须在数值模拟中加入经验的、与渗流理论不符的外水压力折减系数和其他经验公式，能够较高精度的求解外水压力。谢兴华等[10]通过建立渗流理论模型和数值计算方法，确定了衬砌上的外水压力。王建秀等[11]提出了解析-数值方法，通过水文地质模型和渗流模型计算衬砌的外水压力。……