1、 水文地質(zhì)環(huán)境的變化來(lái)源

　　裂拱段在施工過(guò)程中未發(fā)現地下水，但由于地表出露節理發(fā)育、風(fēng)化嚴重的砂巖，雨季大氣降水便沿著(zhù)節理裂隙滲入地下，達到拱部粘土巖。因而，隨著(zhù)雨季的來(lái)臨，地表大氣降水的滲入改變了施工時(shí)所描述的“較干燥，無(wú)地下水”的水文地質(zhì)環(huán)境。

　　2、 粘土巖的膨脹機理

　　蒙脫石晶格構造如圖1所示。它是由兩個(gè)硅片中間夾一鋁片構成。其特點(diǎn)是晶包之間由O-2聯(lián)結，所以聯(lián)結力很弱，晶體格架具有異常大的活動(dòng)性。水分子可無(wú)限地進(jìn)入晶格之間而產(chǎn)生膨脹。伊利石與蒙脫石一樣，具有三層結構，見(jiàn)圖2，只是它在晶包之間是由K+或Na+粒子所聯(lián)結。因此，伊利石晶格之間的聯(lián)結作用比蒙脫石強，比高嶺石弱，遇水膨脹，失水收縮等作用不及蒙脫石顯著(zhù)。高嶺石晶格構造如圖3所示，它是由一個(gè)硅片和一個(gè)鋁片上下重疊而成，并以此無(wú)限延伸。其最大特點(diǎn)是晶包之間通過(guò)O-2與OH-1相互聯(lián)結，其聯(lián)結力很強，致使晶格不能自由活動(dòng)，不允許水分子進(jìn)入晶包之間，是遇水較為穩定的粘土礦物。蒙脫石的比表面積是伊利石的10倍，是高嶺石的80倍，因而蒙脫石具有很強的吸水膨脹作用[3、4].

　　由于泥巖中的粘土礦物（蒙脫石、伊利石）遇水膨脹，而泥巖所處位置又在襯砌拱部?jì)蓚?，所以粘土巖吸水后產(chǎn)生的膨脹力直接作用在拱部?jì)蓚?，致使在兩側拱腰受到正彎矩的作用，拱腰截面洞內側受拉而產(chǎn)生拉裂縫。由于此段圍巖基本上是水平成層，所以?xún)蓚裙把幍睦芽p能夠沿隧道縱軸方向延伸較長(cháng)距離。

　　3、 隧道裂拱力學(xué)行為分析考試論壇

　　該段裂拱隧道都屬于深埋，隧道穿越部位的構造應力十分微弱，故隧道襯砌所受?chē)鷰r壓力主要是襯砌自重、圍巖松弛荷載q和圍巖產(chǎn)生的彈性抗力。

　　在正常情況下，三類(lèi)圍巖單線(xiàn)電化隧道襯砌兩側拱腰承受都是負彎矩的小偏心受壓，所以能夠充分發(fā)揮混凝土抗壓強度高而抗拉強度很低的性能。而實(shí)際受力情況與圍巖干燥時(shí)相比產(chǎn)生了巨大變化，使兩側拱腰截面洞內側產(chǎn)生了較大的切向拉力。整個(gè)隧道襯砌的彈性抗力區也發(fā)生了很大變化。

　　如前所述，隧道拱頂為砂巖，其彈性抗力系數依據Ⅳ類(lèi)圍巖的彈性抗力系數取值。其它各處的彈性抗力系數依據Ⅲ類(lèi)圍巖取值，可根據所處的圍巖情況適當增減。彈性抗力的方向假定沿徑向。圍巖容重γ=20.0kN/m3，對于Ⅲ類(lèi)圍巖深埋隧道，得到松動(dòng)壓力q=81.4kN/㎡ [5].根據表2中測得的膨脹壓力Pp=0.34MPa，相當于拱部的側向壓力系數提高到λ1=Pp/q=4.2.而Ⅲ類(lèi)圍巖隧道側壓力系數一般為0.15～0.30[5].邊墻處圍巖為碳質(zhì)泥巖與煤巖互層，可取λ2=0.30.以斷面1為例，對襯砌進(jìn)行力學(xué)分析，經(jīng)計算[6，7]，兩側拱腰承受正彎距（大偏心受壓），計算圖式及其N(xiāo)、M圖見(jiàn)圖4所示。拱腰處截面e=M/N=204/584=0.35m，相對偏心距e/h=0.68.此截面處產(chǎn)生的拉應力бl=3.53MPa，是襯砌混凝土抗拉強度的約2倍，因而該處截面首先被拉壞。由于作用于襯砌上荷載及襯砌結構的對稱(chēng)性，導致了拱腰處裂縫走向基本上與隧道軸線(xiàn)平行。