隧道病害是一个世界性的难题，隧道在建设和运营过程中不可避免的产生衬砌裂缝，无论是地质条件的因素或者是施工不当，都会对隧道衬砌的稳定性产生或多或少的影响。中国是隧道较多的国家，裂缝病害不仅影响交通运行，甚至威胁人身安全，应当引起人们的高度重视。
1 工程概况
柳梢沟隧道隧址所处地形、地貌单元属青海湖南山高山区，地形形态呈马鞍状、圆丘状、地形起伏大，植被丰富。地面标高变化在3410.0-3609.73米之间，相对高差约200米，为一构造剥蚀高山区地貌，隧址区平均海拔在3430米左右。构造地貌主要表现为山体强烈隆升，沟谷发育，山顶平坦的高原地貌景观。隧址区所处区域为大陆性高原气候，具有气温较低、温差大、日照长、降水少等特点。无霜期3-6个，年降水量250-550mm，年平均气温柳梢沟高山区0℃.隧址区出露的地层主要为第四系全新统地层残坡积、冲洪积沉积层、第四系上更新统冲洪积和三叠系泥砂质板岩。
2 裂缝成因分析
柳梢沟隧道二次衬砌采用的是钢筋混凝土结构，其产生裂缝的因素主要有几个个方面：钢筋混凝土的干缩、温缩，外部压力又包括塌方体产生的压力等
2.1 混凝土的干缩
当混凝土在干燥空气中硬化时，会引起体积的收缩，即为干缩，干缩变形会使混凝土表面开裂，是产生裂缝的一个重要原因。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀，影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂，影响混凝土的承载力等。引起干缩的原因主要有原材料质量、施工方法、制作工艺、养护条件、生产工艺、操作水平等。隧道为大体积长方结构，表面积大，因此混凝土干缩对裂缝的产生与扩展有重要影响。
2.2 混凝土的温缩
结构构件随着温度的变化而产生变形，热胀冷缩。当变形受到约束时，就可能产生裂缝，约束的程度越大裂缝就越宽。
2.3 塌方体产生的围岩压力
塌方岩体对隧道产生巨大压力，促使了裂缝的扩展，为得出该压力对隧道裂缝的影响程度，我们用泰沙基围岩压力计算方法对隧道塌方处岩体进行分析。由该围岩压力计算的衬砌混凝土拉应力大于C30 混凝土材料的抗拉强度2.01MPa，并且是拱的内侧受拉，因此，拱顶和拱角处将出现裂缝。由此可断定，隧道部分塌方是导致裂缝产生的主要原因。
3 带裂缝衬砌数值模拟计算
为研究隧道的二衬开裂后对衬砌结构承载力和安全性能的影响，本节基于隧道裂缝调查结果，建立隧道衬砌裂缝计算模型，分析裂缝在拱顶位置情况下，带裂缝隧道衬砌结构的承载能力。
3.1 参数信息 3.1.1 裂缝信息
根据病害调查和比选，确定浅埋段裂缝最不利断面为YK9+025。纵向裂缝位置在拱顶，其长度为5cm，宽度为0.5mm，深度为10mm。
3.1.2计算参数
建模时，围岩参数参考柳梢沟隧道现场土工试验，综合取值，围岩的重度取18，泊松比为0.4，变形模量为100MPa，弹性抗力系数为100MPa/m。其埋深为4m。裂缝和二衬的弹性模量分别为2.043e+007和2.95e+007，重度均为18kN/ ，面积分别为0.6平方米和0.55平方米。转动惯量分别为0.0104 和0.00845 。
3.2 计算模型建立及结果
具体在建模时根据隧道裂缝的开裂位置，在模型对应位置处断开，建立裂缝单元，赋予裂缝属性，其他段赋予二衬属性，通过计算得到拱开裂处的弯矩和轴力，按照规范的计算公式得到开裂处二衬的安全系数，并与开裂前的安全系数进行对比，分析裂缝对二衬结构安全性的影响。在选取计算断面时，据有关研究表明，隧道纵向裂缝对结构稳定性影响最大，故主要验算纵向裂缝对衬砌承载力影响，同时分区段，以最不利工况（裂缝深度最大）为原则来进行计算。其计算模型及带裂缝内力计算结果分别如如下图3.2.1，图3.2.2 和3.2.3所示
由以上计算可知：裂缝产生前后内力（弯矩和轴力）变化不明显，但由于裂缝的产生使得衬砌刚度退化，裂缝单元的安全系数由19.7降低为15.3。
4 结论
通过对带裂缝二衬承载力计算可知，隧道二衬裂缝产生前后内力（弯矩和轴力）变化不明显，裂缝单元的安全系数降低较少，对原衬砌的安全性影响较小；具体规律为：在裂缝出现处隧道衬砌弯矩减小，引起裂缝附近位置的结构弯矩增大，裂缝深度越深，衬砌弯矩越小，轴力变化不明显，裂缝出现在拱顶处安全系数最小，結构处于最不利于状态。
参考文献（References）：
[1]杨新安，黄宏伟，隧道常见病害与防治[M].上海：同济大学出版社. [2]黄成光.公路隧道工程施工[M].北京：人民交通出版社.
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