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外水压力

作用在地下结构或建筑物外壁的水压力。外水压力是水工隧洞或其它地下建筑物的基本荷载之一。对有压隧洞,它对内水压力有抵消作用,但在检修期则成为主要荷载;对无压隧洞,可采取排水方法减小外水压力。外水压力的大小与洞外水的埋藏、补给及排水条件、隔水层的位置、周围岩石节理裂隙的分布情况、衬砌本身和周围岩石的透水性能,以及二者的结合情况有关。

作用在地下结构或建筑物外壁的水压力。外水压力是水工隧洞或其它地下建筑物的基本荷载之一。对有压隧洞,它对内水压力有抵消作用,但在检修期则成为主要荷载;对无压隧洞,可采取排水方法减小外水压力。

外水压力的大小与洞外水的埋藏、补给及排水条件、隔水层的位置、周围岩石节理裂隙的分布情况、衬砌本身和周围岩石的透水性能,以及二者的结合情况有关。对较长的隧洞和地下管道,地下水位沿程变化较大,工程地质及水文地质条件复杂,沿线的岩体与建筑物外壁又有一定的嵌固作用,故确切地计算外水压力的数值比较困难。常用的方法是:先根据水文地质条件和工程布置,并考虑水库投入运行后可能引起的地下水位变化等因素,分析确定地下水位线,再将地下水位线以下的水柱高乘以折减系数β值,作为估算衬砌外缘的外水压力值。

β值的确定,要结合当地的工程地质、水文地质及防渗、排水等情况,并辅以必要的观测资料,进行全面分析确定。初定时,也可根据工程类比,参照地下水活动情况以及可能采取的工程措施,按最不利的情况选取。当地下水活动很微弱,洞壁有渗水或滴水时,β取为0~0.4;随着地下水活动的加剧,洞内严重流水时,β值可高达0.65~1.0。当围岩采取防渗、排水措施时,β值可适当降低,但如在确定地下水位时,已经考虑了这个因素,则不宜再降低。当有内水荷载组合时,β值取小值。

实际上,衬砌与围岩可视为一个整体,水荷载是以渗流体积力的方式作用于地下水位线以下的整个岩体,渗流体积力按内外水所形成的渗流场决定。故外水压力是场力而不是边界力。根据这一概念计算隧洞衬砌的应力较为合理,这是目前发展的趋势。