在要求严苛的地下工程领域，混凝土之所以成为首选材料，是因为它具有卓越的耐用性、无与伦比的多功能性，以及提供结构支撑和主动稳定不可预测地质条件的基本能力。它可以以喷射、浇筑成型或预制构件的形式安装，使其能够独特地适应隧道和矿山中恶劣且不规则的环境。
混凝土之所以占据主导地位，其根本原因不仅在于其本身的强度，更在于它能从一种流动的、适应性强的、能够填充任何空隙的材料，转变为一种刚性的、整体式的结构，能够主动控制地层压力和水的渗入。
双重作用：结构支撑与地层稳定
混凝土在地下工程中的作用是双重的。它必须同时创造一个安全、永久的结构，同时还要控制开挖周围强大的地质作用力。
提供坚固的结构完整性
隧道或矿山衬砌的首要作用是承受上方岩土的巨大荷载。混凝土在处理这些强大的抗压强度方面表现出色。
无论是作为初期的喷射混凝土（喷射混凝土）层，还是作为厚实的现浇最终衬砌，混凝土都能形成一个坚固的拱形结构，安全地将地层压力传递到开挖区域周围，确保长期稳定。
稳定不可预测的地质
在破碎或脆弱岩石中的开挖本质上是危险的。混凝土被用来从根本上改善周围岩体质量。
通过注入混凝土灌浆或喷射喷射混凝土，工程师可以填充裂缝、空隙和缝隙。这可以将松散的岩块粘合在一起，防止落石，并将地层固结成更稳定、自承的结构。
防止水侵入
地下水对任何地下结构都构成重大威胁，它能够施加巨大的静水压力并侵蚀材料。
设计得当的混凝土衬砌可以作为坚固的不透水屏障。它可以防止水进入隧道，保护电气系统，防止洪水，并确保矿山或交通系统的运行安全和使用寿命。
应用上的无与伦比的多功能性
除了其材料特性外，混凝土的价值还体现在其令人难以置信的灵活性上，使工程师能够以各种形式部署它以满足特定的项目需求。
从喷射衬砌到预制构件
对于开挖后立即提供的初期支撑，喷射混凝土直接喷涂在岩石表面，提供快速的稳定作用。
对于使用隧道掘进机（TBM）建造的隧道，预制混凝土构件在现场外按精确规格制造。这些构件直接在TBM后面组装成环，形成一个干净、坚固且快速组装的最终衬砌。
现场生产和定制
混凝土可以在现场或附近生产，这对于偏远项目来说是一个重大的后勤优势。
这使得工程师能够定制混合料设计以适应特定条件。可以加入钢纤维以提高抗拉强度，塑化剂以提高流动性，或促凝剂以加速硬化，以优化在遇到的确切地质条件下的性能。
理解权衡
尽管混凝土占主导地位，但并非没有操作上的挑战。认识到这些局限性是成功项目规划的关键。
养护时间和项目延误
混凝土需要一定的时间来养护并达到其设计的全部强度。这个养护期会影响整体施工进度，因为后续活动可能需要等待。
重量和后勤需求
混凝土是一种非常重的材料。将原材料（水泥、骨料、水）运输到矿山或隧道以及放置混合好的混凝土需要大量的后勤规划和重型设备。
开裂的可能性
混凝土在受压方面非常坚固，但在受拉方面却很脆弱。如果隧道衬砌受到地层移动产生的意外弯曲力的作用，可能会导致拉伸开裂，这可能会影响防水性并需要修复。
为您的目标做出正确选择
混凝土的具体应用必须与当前面临的工程挑战相匹配，以确保安全、效率和成本效益。
- 如果您的主要重点是开挖后的即时地层稳定：喷射混凝土是理想的解决方案，它提供快速、贴合的支撑，以防止落石。
- 如果您的主要重点是使用TBM建造一条长而均匀的隧道：预制混凝土构件提供了高性能最终衬砌所需的精度、速度和质量控制。
- 如果您的主要重点是控制复杂地质中的大量水侵入：厚实的、现浇的防水混凝土衬砌提供了最坚固、最整体的屏障，以抵抗静水压力。
最终，混凝土能够针对特定条件进行工程设计的能力，使其成为在地球深处建造安全永久结构的基石材料。
总结表：
| 主要优势 | 益处 |
|---|---|
| 耐用性 | 能够承受巨大的抗压强度，实现长期稳定。 |
| 多功能性 | 可作为喷射混凝土、预制构件或现浇衬砌使用。 |
| 地层稳定 | 粘合松散岩石并填充空隙，防止坍塌。 |
| 防水性 | 作为防止静水压力的不透水屏障。 |
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