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2.1.5地下水对工程进度的影响
土体在水的作用下常常导致土体自身的工程性质的劣化，在这种情况的出现又可能进一步导致土工程项目的失败，造成严重的后果。这种效应几乎都与地下水有关系，例如在基坑工程中存在人类动力、岩土体应力与地下水之间的相互影响，相互作用和耦合作用等问题。据文献，60％以上的基坑事故直接或间接与地下水相关。因此研究水对基坑破坏的影响具有十分现实的目的，对于加深基坑失稳理论研究以及对实际支护进行指导都有十分重要的作用。与此同时，很多文章对由地下水引起的土体破坏进行了研究。
主要表现在：①地下水渗透引起基坑开裂坍塌；②基坑突水导致坑底土体开裂而出现管涌、流土、流砂等；③暴雨袭击导致小区域内承压水位在短时间内升高，使得支护结构上侧压力迅速增大而造成破坏；④降低地下水位,引起地面沉降及周围建筑物倾斜开裂。目前，对基坑工程中地下水的渗流问题、水土压力的计算等作了大量的工作，取得了不少成果。
事实上，地下水作为地质环境内最活跃的成分，对土体的力学性质的影响不可忽视。地下水对土体的力学性质的影响主要体现在三个方面：①地下水通过物理、化学作用改变土体的结构，从而改变土体的C、?值的大小；②地下水通过孔隙静水压力作用，影响土体中的有效应力，从而降低土体的强度；③由于地下水的流动，在土体中产生渗流，对土体中产生一个剪应力，从而降低岩土体的抗剪强度。
处于土体中的地下水，在土体的不连续面边界上会产生润滑作用，使不连续面上的剪应力效应增强，结果沿着不连续面诱发土体的剪切运动。这个过程在斜坡受降水入渗使得地下水位上升到滑动面以上时尤其显著。地下水对土体上产生的润滑作用反映在力学参数的影响上，就是使土体的内摩擦角减小。实际上，斜坡失稳的过程中孔隙水能够起到的作用归根到底就是两种：首先是孔隙压的机械效应(或称为力学效应)，孔隙压的存在降低了土体的有效应力，使有效剪切强度降低，另一方面是力学效应以及化学效应引起的溶蚀，降低滑带介质的摩擦系数。孔隙压的力学效应控制了斜坡失稳的空间和时间特征以及分布。因此，诱发失稳的本质原因应是水的损伤效应。
滑面受力分析：
土体沿着某一斜面滑动破坏时，一定要首先克服土体内部颗粒之间的粘结力，产生破裂面或滑动，然后，还要克服摩擦阻力才有可能发生位移。干燥情况下，阻止上部土体滑动的抗滑阻力很大，而且也不易于发生滑动。但是，当土体中存在地下水时，地下水不仅改变了一些土体的可塑性状态，大大地降低了土颗粒之间的粘结力和土体的强度，而且当孔隙中完全充满水时，应力的传递方式将由颗粒传递变为孔隙水传递。这时将会出现很高的浮力效应，去抵消滑面上由于土体重量产生的压力。此时可以将莫尔—库仑破裂准则修正为：
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?n?C???n?p?tan??C??etan? (2-1) 式中；?n――土体的抗滑强度，即克服阻力发生破裂与滑动的极限剪切应力；
C――土体的内聚力；
?――土体的内摩擦角；
?n――上覆土体作用在滑面上的正应力，即总压力；
P――孔隙流体压强；
?n?p――作用在滑面上的有效应力?e。
由(1)式可知，由于孔隙流体压力p的存在，使有效应力?e降低，相应地使公式左边的土体滑动破裂的极限应力?n也降低，使得滑动破坏更容易发生。而且一旦发生剪切破坏后，粘结力C=0，土体产生滑动所需剪切应力则服从摩擦定律，即：
?n???n?p?tan? (2-2) 由(2)式可见，当p趋于?n时，?n趋于零。在这种情况下，不需很大的?n值，土体就发生滑动。当整个破坏面完全被流体压力充填时，这种高压浮力效应将对破坏起到主要作用。
下面讨论滑动的临界角θ和滑面为平面情况。倾斜滑面上自重作用下土体滑动的临界角所满足的方程为：
Wsin???nA (2-3) 即 sin??将(2-1)式带入(2-4)式，得： sin??A?C??etan??W?nAW (2-4)
(2-5)
下面进一步分析讨论土体在重力作用下发生破裂的临界角度。下图为土体滑动模式。
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图2-2 土体滑动模式
如图2-2所示，如果使之产生滑动，下滑力必需克服滑面上的摩擦阻力Ff：
Ff?l?0A?ndl
12Lm??cos???'?tan?sin?2 =mCL? (2-6)
式中，L、m分别为发生破坏土体的长度和宽度；
?、?'分别为土体饱和容重与水的容重。水压作用下的重力下滑分量为：
L0 FT?滑面摩擦阻力为: Ff?mCL?12?ml?sin?dl?212L?sin?22 (2-7)
Lm??cos???2'?tan?sin? (2-8)
当滑面坡脚为上部土体滑动临界角时，FT?Ff；当坡脚大于土体滑动临界角时，FT＞Ff。土体发生滑动，由此得到：
2CLsin?????tan?cos???tan?
'(2-9)
由（2-9）式可以看出，滑面的位置和滑动角度变化是非线性的，同时随着地下水的加入，（2-9）式的条件更容易满足，这也就是在水压下土体更容易失稳的原因。
地下水的存在给工程带来了巨大的隐患。基于地下水的破坏效应，得到了以下结论: (1)地下水对失稳的作用归根到底分为两种：首先是孔隙压的力学效应，孔隙压的存在降低了土体的有效应力，使有效剪切强度降低，另一方面降低滑带物质的摩擦系数。
(2)在平面滑动分析中，滑面的位置和滑动角度变化是非线性的，同时随着地下水的加入，发生滑动的条件更容易满足，也就是在水压下土体更容易失稳。地下水的存在是发生失稳破坏的一个重要因素。 2.2爆破效果对工程进度的影响
顶管的顶进速度主要取决于爆破效果。我们认识到爆破的实质，是炸药能量与爆破
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介质的相互作用。影响爆破效果的因素主要有：炸药性能的影响、装药结构的影响、炮泥的影响、装药爆轰方向和起爆点数目的影响。 2.2.1炸药性能的影响
在炸药的各种性能中（包括物理性能，化学性能和爆炸性能），直接影响爆破作用及其效果的，主要是炸药密度、爆热和爆速。因为它们决定了在岩体能激起爆炸应力波的峰值压力、应力波作用时间、热化学压力、传给岩石的比冲量和比能。
无论是破碎还是抛掷岩石，都是靠炸药爆炸释放出来的热能来做功的。增大爆热和炸药密度，可以提高单位体积炸药的能量密度，同时也提高了爆速。对用化合炸药做敏感剂的工业炸药来说，爆热增大两倍，炸药成本约提高十倍多，但爆热低又将导致能量密度的减小，相应的增大了打眼工作量及其成本。工业炸药的密度也有其极限值，超过该值后，炸药不可能稳定爆轰。因此，改善爆破效果的有效途径，是提高炸药能量的有效利用。
爆速十炸药本身影响其能量有效利用的一个重要性能。不同爆速的炸药，在岩体内激起应力波参数不同，从而对岩石爆破作用及其效果有着明显的影响。
炸药密度和爆热相同，提高爆速可以增大应力波的应力峰值，但相应的减小了它的作用时间。爆破岩石时，其内裂隙的发展不仅取决于应力峰值，而且与应力波形、应力作用时间有关。
已知裂隙扩展的极限速度瑞利波波速cR故经t时刻裂隙自0点扩展到xM点，其长度为：
xM?cRt (2-10) 设纵波波速cP=2.5cR，则纵波波头距裂隙顶端的距离为：
?XM??cP?cR?t?1.5cR?1.5XM (2-11) 为使裂隙扩展至xM点，应力波波长不应小于?xM，否则，裂隙未达到xM点时，应力已消失。因此，
??cP???XM (2-12) 式中 ?——应力波波长；
?——应力波作用时间。 由（2-11）和（2-12）式，得：
??1.5xMcP?xM1.67cR (2-13)
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或 xM?1.67cR (2-14) （2-13）或（2-14）式表明，为使裂隙扩大到一定长度，应力波必须具有一定的作用时间或波长。裂隙伸展长度愈大，所需应力波作用时间或波长也愈大。除应力波作用时间外，为使裂隙扩展到xM点，应力波冲量必须满足下列条件：
??dt?0r?STb??STxM1.67bcR (2-15)
式中 ST——岩石抗拉强度；
b——切向应力??和径向应力?r的比值。 当作用时间相同时，应力波冲量决定于应力波波形。
对高阻抗岩石，因其强度较高，为使裂隙发展，应力波应具有较高的应力峰值；对中阻抗岩石，应力波峰值不宜过高，而应增大应力波作用时间；在低阻抗岩石中，主要靠气体静压形成破坏，应力波峰值应尽可能予以消掉。
从能量观点来看，为提高炸药能量的传递效率，炸药阻抗应尽可能与岩石阻抗相匹配。因此，岩石阻抗愈高，炸药密度和爆速应愈大。
综上所述，从经济和爆破效果来考虑，对不同的岩石，应选择不同的炸药。各种岩石宜选用的炸药的性能见表2-4。
表2-4 各种岩石选用炸药的性能
炸药爆炸性质
岩石波阻抗 （kg/m?m/s?10）
16～20 14～16 10～14 8～10 4～8 2～4
36坚固性系数f 爆轰压
23爆速
3密度 （g/cm） 1.2～1.4 1.2～1.4 1.0～1.2 1.0～1.2 1.0～1.2 0.8～1.0
3（kg/cm?10） （m/s?10）
14～20 9～14 5～9 3～5 1～3 0.5～1
200 165 125 85 48 20
6.3 5.6 4.8 4.0 3.0 2.5
若无合适性能的炸药课供选择时，课改变装药结构来控制应力波参数。 2.2.2装药结构的影响
装药在炮眼内的安置方式成为装药结构。最常采用的装药结构有两种：连续装药和间隔装药。在间隔装药中，又有炮泥间隔、木垫间隔和空气柱间隔三种方式。
试验证明，在一定岩石和炸药条件下，采用空气柱间隔装药，可以增加用于破碎或
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