王帅① WANG Shuai；陈颖辉① CHEN Ying-hui；刘文连② LIU Wen-lian
（①昆明理工大学建筑工程学院，昆明 650500；②中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，昆明 650051）
摘要： 随着地下空间的不断开发利用，涌现出很多关于地下工程的相关研究。通过分析地下水的布局以及与岩土体的相互作用，来分析地下水渗流-应力耦合的效应影响。
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关键词 ： 地下水；地下空间利用；岩土体；效应
中图分类号：TU452 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）03-0077-02
作者简介：王帅（1984-），男，河南商丘人，硕士研究生，研究方向为岩土工程。
0 引言
随着我国城市化建设的不断发展，基础工程建设的规模和工程难度越来越大，伴随的工程事故时有发生。研究表明，在地下施工过程中，存在地下水渗流场和地应力场耦合作用问题，主要表现在岩土的变形引起岩土渗透性能的改变，导致流体孔隙压力发生改变；流体孔隙压力的改变使得岩土体的应力状态发生变化，同时岩土体的物理力学性质发生改变。大量的地下工程研究和实践表明，在地下岩土体开挖中进行流-固耦合分析是十分必要的。
1 地下工程地下水及与岩土体的相互作用
地下水的存在方式主要有两种，一种为吸附水或称约束水；另一种为重力水。而重力水与岩土体的作用是工程实践中考虑的重中之重。
1.1 对岩土体的力学作用 ①岩土体接触面上静水压力分布。在多孔介质中，渗流对某一接触面上的静水压力，服从流体的静水压力分布，即任一点上的静水压力p为：p=rwh。式中，rw为水的容重；h为计算点的水头。②骨架间渗流作用力。颗粒表面上的力一般可概括为两部分：一是垂直颗粒周界面的水压力；二是与颗粒表面相切的内摩擦角即切力。这两个力的合力fo称为渗流作用力。该力作用在每个颗粒骨架上的大小和方向不同，如果考虑体积为V的土体，则可将其中各颗粒骨架所受的力fo求和后再除以体积V，即可得到单位土体中颗粒骨架所受的渗流作用力：
1.2 地下水对岩土体力学性质的影响 地下水对岩土体强度的影响主要有3个方面：①地下水通过物理的、化学的作用改变岩土体的结构，从而改变岩土体的内聚力C和内摩擦角φ值；②地下水通过空隙静水压力作用，影响岩土体中的有效应力从而降低岩土体的强度；③地下水通过空隙动水压力作用，对岩土体施加一个推力，即在岩土体中产生一个剪应力，从而降低岩土体的抗剪强度。
2 渗流——应力耦合分析基本理论
2.1 渗流场主要方程
2.1.1 平衡方程 根据渗流场中微元体的平衡可推得空隙流体的静力平衡方程即：
3 实例分析
3.1 工程简介 某市地铁5号线和平西桥站~北土城东路站区间隧道在设计里程范围内下穿小月河及樱花西桥。小月河自西向东横穿樱花西桥，河床两侧为浆砌片石挡墙，河床底部为素混凝土基础；隧道走向与小月河的一致，地层从上之下一次为：填土、粉质粘土、粘土夹粉细砂等。由于小月河对地层水的补给作用，此段地层含水饱和，水位埋深为3.2~4.8m。
3.2 桥基响应数值模拟分析
3.2.1 计算模型 为了计算建模方便，计算模型中未考虑降水井模型，而是采用等效的方法来模拟降水效果。
3.2.2 分析结果 ①水位下降10m时，可降至隧道底部，达到设计要求，此时地表最大沉降为21.37mm，桥基最大沉降为19.56mm，地层和桥基的变形基本一致，桥基之间的差异沉降不到2mm，相对控制标准而言，累计沉降?燮40mm，差异沉降?燮10mm，降水期间桥基没有安全隐患。②计算分析表明，在该地层中，每降水位1m，引起的地表和桥基的沉降值约为2mm，实际降水深度变化时，可以根据此进行重新估算，降水所引起的差异沉降很小，可以忽略不计。③通过与实际的监控测量数据比较，分析表明数值模拟方法及模型的建立是合理的，所取得的分析成果为施工决策提供了重要的参考依据和指导。
4 结论
通过实例的验证，我们可以知道，地下水的渗透对隧道施工的重要性。对于地下工程有待于我们继续研究，特别是地下工程的时空效应，地下工程群洞效应的研究，地下工程的耐久性等。只有这样不断的研究才能形成更系统的理论知识，更好地服务于实践。
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