厂房洞室群围岩稳定性方法研究
众科学家指出19世纪桥世纪20世纪高层建筑世纪21世纪工程世纪见工程开发利成类生存发展必然中水工建筑物水利水电工程中占重位国着极丰富水力资源改革开放国水利水电工程取系列瞩目成已建成二滩刘家峡浪底等工程建龙滩拉西瓦**乌弄龙等水电站济发展需求洞室正着单机容量厂房洞室跨度洞室群规模方发展高边墙跨度超型洞室群仅需解决开挖程中围岩稳定性问题更确保洞室群长期安全稳定运行厂房围岩稳定性评价水利水电工程勘测设计施工运行中问题
厂房洞室发展现状
国世纪九十年代前修建洞室20米二十年国修建许跨度洞室国洞室边墙均高度已美国挪威奥利等发达国家相
国外厂房围岩稳定性研究现状
国水利水电工程围岩稳定性研究基围岩压力研究开始五十年代初水工隧洞直径（般 38 米）广泛采普氏理确定山岩压力评价围岩稳定性五十年代中期开始根岩石强度岩体完整性断层节理等利组合裂隙夹泥水作等实际情况分析围岩稳定性普氏坚固系数六十年代洞室断面逐渐增开始采弹性弹塑性理围岩稳定性进行分析七十年代开始程度采新奥法原理进行修建喷锚支护围岩进行加固型厂房采弹塑性理洞室围岩应力应变进行分析外洞壁围岩变形进行观测时围岩表面应力深部应力进行测试分析应力围岩作八十年代国水利水电工程越越采围岩分类评价围岩稳定性八十年代末九十年代初传统方法外出现关洞室围岩稳定性评价方面新理方法灰色系统理神网络系统模糊数学理数值法等理方法量出现定程度丰富提高稳定性研究程度度
稳定性问题工程重研究容关系工程施工安全运行期间安全求洞室稳定性生产领域求概念稳定标准相般言围岩稳定指围岩变形者破坏已妨碍设施正常工作具体工程影响洞室稳定素重程度难建立起统评价标准方式衡量洞室稳定性目前国外常稳定性分析方法：
1定性验类法：成历史分析法工程质类法专家系统等方法方法进行洞室稳定性分析设计定性研究程结种较客观评价标准时定量分析提供判定
2安全系数法：安全系数法种概念清晰普遍应定量评价方法安全系数素组合素具体计算工程中会定差异具体评价程中注意定量评价结果定性评价结果致性
3度破坏概率：通引进概率机理评价洞室稳定避免安全系数绝性破坏概率许范围达接受程度稳定
4岩体变形（位移应力强度塑性区）：岩体变形稳定明显直观表现通常利岩体位移量超工程允许范围者残余应力继续增加者塑性区扩判定岩体稳定否般通现场监测物理模拟数值模拟获相关部位位移量位移方应力塑性区
洞室稳定性分析包括洞室整体稳定性分析洞室局部块体稳定性分析进行整体稳定性评价方法工程质类法岩体结构分析法岩体稳定性力学分析法模拟试验法中模拟试验法包括物理模拟数值模拟局部块体稳定性分析研究种类型结构面相互切割形成失稳块体评价方法赤投影块体稳定性分析块体稳定坐标投影方法块体结构矢量解析法基关键块体稳定性分析面常见方法做简回顾总结
（1）工程质类法
根拟建洞室工程质条件岩体特性动态观测资料结合具类似条件已建工程开展资料综合分析定性判断工程区岩体稳定性取相应资料进行稳定计算工程质类法定性分析法根拟建洞室工程质条件岩体特性动态观测资料结合具类似条件建工程开展资料综合分析判断工程区岩体稳定性取相应资料进行稳定计算岩体质条件十分复杂稳定性影响素间关系典型维非线性系统难数学公式准确概括情况具体工程影响素影响程度相岩石力学理发展够成熟应工程质类方法围岩整体稳定性进行综合评价确定围岩类工程着重作围岩分类实质正确认识反映客观实际工程质角度围岩种差异进行概括简化纳然加分类结合工程特征进行稳定性分析评价设计施工提供科学围岩分类基求类明确便够体现已工程验认识目前二十种围岩分类法常普氏分级法岩芯质量指标法(RQD)RMR分类法RSR分类法Q分类法围岩位移量分类法围岩稳定性指数分类法岩体工程质力学分级煤炭部五类围岩分类表法等
（2）解析分析法
解析分析法指采数学力学计算求取闭合解方法传统岩土力学计算解析法仅限均质性圆形形状计算分析弹性黏弹性弹塑性介质中圆形洞室封闭解椭圆形弹性理解通复变函数法求形状（矩形马蹄形等）洞室通复变函数法求取似解运复变函数进行非圆形洞室分析前提获取洞室映射函数求取简单合理映射函数成年研究热点：钱伯勤推导出单孔限域应力函数通式王润富提出种保角映射法编制相应微机程序范广勤等应三绝收敛级数相法求解非圆形洞室外域映射函数吕爱钟提出应优化技术求解意截面形状巷道映射函数新方法朱勇等提出种新求解意形状洞室映射函数计算方法复杂形状洞室围岩应力弹性解析分析学馥运连续介质理简单力学计算分析巷道稳定性建立轴概念轴变化中认识围岩稳定规律指导工程设计解析法具精度高分析速度快宜进行规律性研究等优点工程实践中失种基围岩稳定分析方法总体讲解析分析法解决实际工程问题较限然通解析方法结果分析获规律性认识非常重益
（3）物理模拟法
根相似性原理量纲分析原理通模型模拟试验手段研究围岩中应力应变状态进研究稳定性常方法包括模型试验离心试验光测弹性法中模拟试验广泛应方法较模拟岩体工程实际情况模拟种支护结构效性工程围岩稳定性问题研究始终模型试验相伴模型实际工程问题相似性模型试验解决问题关键理分析时需原型进行定简化假定分析中参数精度度限导致理分析结果工程实际状况存定偏差针理分析中种种缺陷足国外少学者开展量模型试验研究工作出许益结荷兰 SC Bandis等模拟高应力条件圆形洞室开挖模型试验认超高应力条件围岩异性性质明显二次应力变形岩体构造控制模型试验方法重难现场试验方法解决复杂工程
（4）数值模拟法
岩体仅般材料更重身种复杂质结构体具非均质非连续非线性复杂加卸载条件边界条件岩体力学问题通常法解析法简单求解数值方法仅模拟岩体复杂力学结构特征方便分析种边值问题施工程工程进行预测预报数值分析方法解决岩土体工程问题效工具常数值方法：限差分法（FlacFDM）限元（FEM）块体元法界面元法机限元法边界元法（BEM）离散元法（DEM）连续变形分析法（DDA） 单元法（EFM）流形元法等方法洞室边坡稳定等均移动应取较应效果然种方法特色方法力学基原理致
①限单元法
该方法非均质异性非线性岩石介质具良适应性许型公司开发量商业化软件限元已成数值计算流限元正着规模网络行计算解决岩体力学具体专门问题方发展岩体结构考虑已单模式发展考虑软弱夹层错动带节理裂隙变形岩体移动弹塑性粘弹塑性断裂损伤流变等Annamaria CividinietcECkalkanietcMHisatakeetcTEsakiuetcJCSmalletcSKChoi等利限元研究标志着90年代国际方面研究水国涌现出量相关研究成果
②离散单元法（DEM）
该方法假定岩体量裂隙分割开岩块裂隙面堆砌成（离散介质假设）然运牛顿第二定律计算组成边坡岩块重外荷载作时间变化加速度速度位移基假设岩体离散介质岩体节理裂隙等结构面产生滑动转动等变形该方法适模拟边坡发展演化晚期阶段（边坡历长时间发展演化接散体破坏）变化破坏程
该方法研究中CundallPAHartR国际较影响先驱者1985年成功开发出相应二维三维计算程序国王泳嘉教授做量研究工作岩体特洞室围岩变形破坏进行全程模拟研究开发出应软件基础邢纪波陶连金等相继开展采空区顶板稳定性研究效模拟岩体变形破坏全程
③拉格朗日差分分析
连续介质快速拉格朗日差分分析方法（Fast Lagrangian Analysis of Continua）英文缩写FLAC模拟岩土体材料组成结构体达屈服极限变形破坏行该方法早Willkins固体力学美国ITASCAS公司方法率先应岩土体工程力学计算中开发出应软件FLAC方法计算中混合离散化（Mixed Discretization）技术全程动力运动方程采显式差分求解方法某种程度克服限元离散元统矛盾目前世界公认较合理计算方法
二维FLAC分析方法工程运方面黄润秋许强应该数值方法分析某水电工程引水洞进水口开挖边坡条件变形破坏特征时该工程锚索加固处理方案进行数值模拟分析实践表明显式拉格朗日分析边坡稳定性评价方面常规稳定性评价方法具更优越性分运FLAC分析方法变形位移岩体加固等方面进行分析运研究材料动态力学性具重作揭示应中应注意问题陈文胜冯夏庭FLAC基原理建立起FLAC方法行种连续介质岩土力学松弛计算分析方法静态松弛快速拉格朗日连续介质静态松弛快速拉格朗日分析方法9SFLAC提出分配法SFLAC实施提供简捷算法推导相应公式阐述实施步骤
着科学技术进步数值模拟技术发展ITASCAS公司相继开发出三维FLAC程序（FLAC3D）丁秀美博士利FLAC3D研究复杂环境典型堆积体斜坡变形稳定性进行综合研究综合利FLAC3D评价复杂质条件洞室群围岩稳定应见谢等运FLAC3DV10矿山开采沉陷进行预测发现FLAC真实模拟现场质条件弥补般典方法足寇晓东周维垣等运FLAC3DV30分湾拱坝三峡船闸高边坡稳定性进行分析成功模拟岩体三维力学行
④流形方法
流形方法石根华等年发展种新数值分析方法种方法拓扑学中拓扑流形微分流形基础分析域部相互重叠相交数学覆盖覆盖材料全域物理覆盖覆盖建立独立位移函数独立覆盖函数加权求总体位移函数然根总势原建立处理包括非连续连续介质藕合问题变形位移变形位移求解格式种具般形式通数值方法
岩体形成极复杂程致存量节理裂隙孔隙水等岩体成种介质构成连续体岩土材料物理特性力学特性非常复杂想解析手段预测洞室隧道等种结构物力学动态必须建立复杂质模型构关系年计算机处理力计算速度较提高托计算机硬件软件数值方法建立岩体结构特征研究深度致质模型模型建立程中必须质原型进行合理抽象简化建立反应岩体稳定起控制性作结构面者结构体工程效应工程进行量关岩体物理力学参数参数仅反应某点岩体物理力学参数较合理方式根实际岩体赋存环境工程素影响确定数值分析计算参数利工程现场实测位移进行位移反分析获取数值力学参数数值分析获取较符合实际结果效方法
二十世纪七十年代初开始注意现场量测信息确定类计算参数研究KavanaghClough发表反演弹性固体弹性模量限元法1976年约翰斯堡岩土工程勘测研讨会Kirstan提出量测变形反分析法Maier等许学者发展反分析方法已成目前解决复杂岩土问题方法重庆公路研究蒋树屏岩体工程反分析进展进行系统总结认岩土工程反分析包括确定性反分析非确定性反分析两类确定性研究中日樱井教授提出位移剪应变反馈确定法较著名直接应变评价法基础发展起基思路：全域位移（U）分追踪点位移（U1）边界外域节点位移（U2）边界节点位移（U3）通逆定化已知（U2）求初始应力弹性模量值带入正分析求（U2）剪应变等剪应变γmax试验岩体破坏剪应变γf相较前者围岩稳定性反稳定需处理种方法需知道域应力围岩稳定性做出评价
量工程实践表明确定性方法出结果实测结果较出入方面固然计算模型计算误差等方面存足隧道开挖引起围岩松动具确定性述结果具致命影响例围岩位移观测量具强离散性确定性意义预测机信号求围岩参数非某确定量处某种机程求参数身时间变化机程种情况外描述均匀性时赖法控制许机素造成需机程模拟更真实描述现象质年国外学者针岩土工程确定性问题提出许新方法模糊数学法灰色理解析方法时间序列分析方法离散元法概率限元法概率分析法中
Markov Process分析法Bayes分析法等新方法解决具体问题定帮助值进步研究年提出卡尔曼滤波器分析岩土问题疑岩土工程非确定问题研究推深层
围岩局部稳定性分析通围岩岩体结构确定性模型概化模型岩体力学参数研究成果结合洞室（洞室群）布置条件研究级结构面相互围限块体稳定块体分析法求质调查勘探基础发育特**构面围岩块体分析方法找出结构面利组合确定滑移方滑移面切割面面积稳定块体体积重量考虑重力围岩应力作运块体极限衡理计算结构面组合块体局部稳定性加固处理提供块体稳定性评价方法赤投影实体例投影矢量计算法方法理基础块体理目前块体理分析方法较尤石根华关键块体理常关键块体理石根华赤投影法基础通岩块约束条件受力条件分析岩体破坏形态应安全系数块体理总体全空间赤投影法块体限性定理限块体移动性定理三部分该理概念简单计算方便快工程界学术界接受特1981年石根华Goodman理进行进步深入研究工程语言表达块体理基概念岩体中稳定块体称关键块体编制计算机程序绘图程序1985年Goodman起出版Block Theory and Its Application to Rock Engineering书标志理进入应阶段国外ChanLY块体理已应岩石开挖工程选址佳设计方案中Hoerger SF应机确定性模型分析研究开挖工程中关键块体Karzulovic AL应块体理进行隧道围岩衬砌支护设计Kusmaul JS直研究估计开挖工程中关键块体提出干种方法节理间距估计法数值分析法机模型统计法等EHoek等应块体理开发开挖工程分析程序Unwedge（Verl1235）该程序假**构面相交切形成块体四面体三组结构面开挖空面组成仅考虑块体重力结构面力学性质块体出露位置相确定然该程序界面友操作简单考虑震爆破等作块体稳定性影响考虑块体形态简单块体出露位置难确定该程序应受极限制
刘锦华早块体理全面介绍中国块体理基原理分析方法岩石边坡洞室坝基坝肩等岩体工程中应作系统全面介绍进步研究块体理奠定基础确定滑面滑移方式判定时介绍方法难实现王思敬等早应块体理矢量分析法工程围岩块体进行分析研究确定面四面体块体曲面四面体块体面五面体块体复合四面体块体边界条件滑动方式稳定性评价工作块体研究然进步考虑块体形态较单未考虑曲面五面体块体复合五面体块体六面体块体周维垣等应矢量分析法分析研究隧道围岩块体稳定性问题郑颖等利块体理赤投影方法计算稳定块体稳定性稳块体锚喷支护进行计算编制相应计算程序许强等应块体理矢量分析法排列组合空间解析许现代计算计算机技术前基础建立复杂岩体建模方法编制边坡块体稳定性分析程序（SASW）该程序操作简单界面友考虑震荷载爆破荷载水块体稳定性影响该程序仅分析基四面体块体分析五面体块体复杂形态块体成功解决复杂岩体建模问题具较高实价值该程序仅分析面面体适合分析曲面面体复合面体等块体形态断工程实践中发现块体理存问题：
a）失稳模式问题该理评价产生范围整体失稳块体稳定性
b）难构建符合实际质条件质模型
c）块体滑移模式块体受力关系问题
实际工程中存类块体短机分布裂隙相互切割构成评价类机块体稳定性甚关键陈建等应机连续面三维网络模拟技术建立连续面分布概率统计模型基础实现复杂限块体动搜索确定空间形态出空间定位参数尺寸提出形限分析方法采机理先研究区具代表性机结构面然进行种组合确定性块体已成评价机块体基思路
时新理方法断引进评价洞室围岩稳定性方面发挥着越越作石根华Goodman等发展块体系统连续分析法该方法成功解决连续介质空间稳定性计算问题成洞室稳定性评价重基础理秦四清张悼元黄润秋许强非线性科学引入岩体稳定性评价中全新思路成功解决疑难问题凌建明等岩体损伤理运洞室围岩稳定性分析中提出损伤力学分析方法
总体说块体理刚体极限衡理基础评价方法评价块体构成块体结构面变形国外学者利限元方法评价块体稳定胜应述理方法进行洞室围岩稳定性分析必须重视围岩稳定性质条件分析总结国十年验注意问题：
①边墙围岩稳定性问题边墙应十分注意行者锐角相交倾洞陡倾角贯穿性结构面规模断层软弱面型洞室包括断层错动带长裂隙
②顶拱围岩稳定问题顶拱应注意缓倾软弱结构面作引起顶拱失稳控制面进注意陡倾结构面组合成矩形体方扩散楔形体外应注意倾相反中陡倾角结构面顶拱形成屋脊形稳定块体
③高边墙稳定性型洞室重工程质问题
（5）系统工程法
常规围岩稳定分析方法般围岩质素工程结构素洞室开挖支护程等细分通理分析建立数学模型进行确定性果关系力学分析分析结果供精确定量目标进行数学模拟着工程规模扩新奥法产生发展出现传统概念方法难解决难题工程建设系统具层次素等特点结构非常复杂结构物理状态力学性质等逐点变化工程充满复杂性模糊性岩体中结构面历史现状实际力查清作精确描述工程建设系统组成部分组织形成特定功整体隧道力学分析完全具备系统科学中研究系统特征围岩稳定分析应该复杂围岩系统稳定性模糊化认识控制作数学模拟象具量处相互作中元素复杂系统结构信息等具定模糊性求系统科学作指导系统工程方法结合岩石力学常规理进行工程围岩稳定分析
（6）确定性方法
影响洞室围岩稳定性素层岩性产状构造结构面组合形态应力状态水赋存情况等素具确定性传统分析方法笼统安全系数考虑众确定性影响然某参数(材料强度等)取值时数理统计方法找出均值某分位值未考虑参数离散性安全度影响数理统计概率方法结构设计中成功应鼓励启发隧道工作者寻求概率方法研究工程中种确定性估计影响目前分析方法机限元法蒙特卡罗法响应面法结构度分析说通少系列确定性试验者限元数值计算模拟试验拟合响应面函数代未知真实极限状态曲面利较成熟方法分析然度分析方法应扩广领域然受岩土工作者反质疑原岩土工程身机理较复杂问题未充分认识岩土工程概率分析方法处发展阶段少概念明确计算方法够简便困难促岩土科技工作者潜心钻研未完全解决技术关键取许喜成果研究表明概率度分析方法确定性越严重问题越显示活力
（7）综合判法
着国工程规模断扩质条件越越复杂型洞室围岩稳定评判难选单标准必须寻求种方法进行综合判定必须寻求种围岩稳定标准综合判定型厂房围岩稳定性验公式工程类修正芬纳公式支护结构力综合起进行围岩稳定性判定
研究容技术路线
复杂质条件跨度高边墙洞室稳定性研究支护设计建议项涉面广程序复杂质工程研究课题基质研究角度出发基思路：
通复杂质条件跨度高边墙洞室质条件岩体结构特性岩体质量等基础资料分析研究采种方式建立质条件结构面工程特性相结合充分考虑洞室工程特点计算模型采种手段评价洞室整体变形稳定性实现复杂质条件型建筑物系统稳定性评价实现基失稳破坏机理洞室支护设计奠定基础建立施工期间快速评价洞室稳定性优化支护设计思路方法体系洞室稳定性受控围岩工程特性赋存工程质环境条件针具体工程确定影响洞室稳定性素纳岩体结构特征岩体物理力学参数天然应力场渗流场等岩体力学环境条件研究洞室围岩稳定性研究基础查清岩体边界条件岩体力学环境条件基础利基切割法限元程序建立计算模型利FLAC3D评价洞室复杂质条件中稳定性根评价结果提出相应支护措施
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厂房洞室群围岩稳定性方法研究
众科学家指出19世纪桥世纪20世纪高层建筑世纪21世纪工程世纪见工程开发利成类生存发展必然中水工建筑物水利水电工程中占重位国着极丰富水力资源改革开放国水利水电工程取系列瞩目成已建成二滩刘家峡浪底等工程建龙滩拉西瓦**乌弄龙等水电站济发展需求洞室正着单机容量厂房洞室跨度洞室群规模方发展高边墙跨度超型洞室群仅需解决开挖程中围岩稳定性问题更确保洞室群长期安全稳定运行厂房围岩稳定性评价水利水电工程勘测设计施工运行中问题
厂房洞室发展现状
国世纪九十年代前修建洞室20米二十年国修建许跨度洞室国洞室边墙均高度已美国挪威奥利等发达国家相
国外厂房围岩稳定性研究现状
国水利水电工程围岩稳定性研究基围岩压力研究开始五十年代初水工隧洞直径（般 38 米）广泛采普氏理确定山岩压力评价围岩稳定性五十年代中期开始根岩石强度岩体完整性断层节理等利组合裂隙夹泥水作等实际情况分析围岩稳定性普氏坚固系数六十年代洞室断面逐渐增开始采弹性弹塑性理围岩稳定性进行分析七十年代开始程度采新奥法原理进行修建喷锚支护围岩进行加固型厂房采弹塑性理洞室围岩应力应变进行分析外洞壁围岩变形进行观测时围岩表面应力深部应力进行测试分析应力围岩作八十年代国水利水电工程越越采围岩分类评价围岩稳定性八十年代末九十年代初传统方法外出现关洞室围岩稳定性评价方面新理方法灰色系统理神网络系统模糊数学理数值法等理方法量出现定程度丰富提高稳定性研究程度度
稳定性问题工程重研究容关系工程施工安全运行期间安全求洞室稳定性生产领域求概念稳定标准相般言围岩稳定指围岩变形者破坏已妨碍设施正常工作具体工程影响洞室稳定素重程度难建立起统评价标准方式衡量洞室稳定性目前国外常稳定性分析方法：
1定性验类法：成历史分析法工程质类法专家系统等方法方法进行洞室稳定性分析设计定性研究程结种较客观评价标准时定量分析提供判定
2安全系数法：安全系数法种概念清晰普遍应定量评价方法安全系数素组合素具体计算工程中会定差异具体评价程中注意定量评价结果定性评价结果致性
3度破坏概率：通引进概率机理评价洞室稳定避免安全系数绝性破坏概率许范围达接受程度稳定
4岩体变形（位移应力强度塑性区）：岩体变形稳定明显直观表现通常利岩体位移量超工程允许范围者残余应力继续增加者塑性区扩判定岩体稳定否般通现场监测物理模拟数值模拟获相关部位位移量位移方应力塑性区
洞室稳定性分析包括洞室整体稳定性分析洞室局部块体稳定性分析进行整体稳定性评价方法工程质类法岩体结构分析法岩体稳定性力学分析法模拟试验法中模拟试验法包括物理模拟数值模拟局部块体稳定性分析研究种类型结构面相互切割形成失稳块体评价方法赤投影块体稳定性分析块体稳定坐标投影方法块体结构矢量解析法基关键块体稳定性分析面常见方法做简回顾总结
（1）工程质类法
根拟建洞室工程质条件岩体特性动态观测资料结合具类似条件已建工程开展资料综合分析定性判断工程区岩体稳定性取相应资料进行稳定计算工程质类法定性分析法根拟建洞室工程质条件岩体特性动态观测资料结合具类似条件建工程开展资料综合分析判断工程区岩体稳定性取相应资料进行稳定计算岩体质条件十分复杂稳定性影响素间关系典型维非线性系统难数学公式准确概括情况具体工程影响素影响程度相岩石力学理发展够成熟应工程质类方法围岩整体稳定性进行综合评价确定围岩类工程着重作围岩分类实质正确认识反映客观实际工程质角度围岩种差异进行概括简化纳然加分类结合工程特征进行稳定性分析评价设计施工提供科学围岩分类基求类明确便够体现已工程验认识目前二十种围岩分类法常普氏分级法岩芯质量指标法(RQD)RMR分类法RSR分类法Q分类法围岩位移量分类法围岩稳定性指数分类法岩体工程质力学分级煤炭部五类围岩分类表法等
（2）解析分析法
解析分析法指采数学力学计算求取闭合解方法传统岩土力学计算解析法仅限均质性圆形形状计算分析弹性黏弹性弹塑性介质中圆形洞室封闭解椭圆形弹性理解通复变函数法求形状（矩形马蹄形等）洞室通复变函数法求取似解运复变函数进行非圆形洞室分析前提获取洞室映射函数求取简单合理映射函数成年研究热点：钱伯勤推导出单孔限域应力函数通式王润富提出种保角映射法编制相应微机程序范广勤等应三绝收敛级数相法求解非圆形洞室外域映射函数吕爱钟提出应优化技术求解意截面形状巷道映射函数新方法朱勇等提出种新求解意形状洞室映射函数计算方法复杂形状洞室围岩应力弹性解析分析学馥运连续介质理简单力学计算分析巷道稳定性建立轴概念轴变化中认识围岩稳定规律指导工程设计解析法具精度高分析速度快宜进行规律性研究等优点工程实践中失种基围岩稳定分析方法总体讲解析分析法解决实际工程问题较限然通解析方法结果分析获规律性认识非常重益
（3）物理模拟法
根相似性原理量纲分析原理通模型模拟试验手段研究围岩中应力应变状态进研究稳定性常方法包括模型试验离心试验光测弹性法中模拟试验广泛应方法较模拟岩体工程实际情况模拟种支护结构效性工程围岩稳定性问题研究始终模型试验相伴模型实际工程问题相似性模型试验解决问题关键理分析时需原型进行定简化假定分析中参数精度度限导致理分析结果工程实际状况存定偏差针理分析中种种缺陷足国外少学者开展量模型试验研究工作出许益结荷兰 SC Bandis等模拟高应力条件圆形洞室开挖模型试验认超高应力条件围岩异性性质明显二次应力变形岩体构造控制模型试验方法重难现场试验方法解决复杂工程
（4）数值模拟法
岩体仅般材料更重身种复杂质结构体具非均质非连续非线性复杂加卸载条件边界条件岩体力学问题通常法解析法简单求解数值方法仅模拟岩体复杂力学结构特征方便分析种边值问题施工程工程进行预测预报数值分析方法解决岩土体工程问题效工具常数值方法：限差分法（FlacFDM）限元（FEM）块体元法界面元法机限元法边界元法（BEM）离散元法（DEM）连续变形分析法（DDA） 单元法（EFM）流形元法等方法洞室边坡稳定等均移动应取较应效果然种方法特色方法力学基原理致
①限单元法
该方法非均质异性非线性岩石介质具良适应性许型公司开发量商业化软件限元已成数值计算流限元正着规模网络行计算解决岩体力学具体专门问题方发展岩体结构考虑已单模式发展考虑软弱夹层错动带节理裂隙变形岩体移动弹塑性粘弹塑性断裂损伤流变等Annamaria CividinietcECkalkanietcMHisatakeetcTEsakiuetcJCSmalletcSKChoi等利限元研究标志着90年代国际方面研究水国涌现出量相关研究成果
②离散单元法（DEM）
该方法假定岩体量裂隙分割开岩块裂隙面堆砌成（离散介质假设）然运牛顿第二定律计算组成边坡岩块重外荷载作时间变化加速度速度位移基假设岩体离散介质岩体节理裂隙等结构面产生滑动转动等变形该方法适模拟边坡发展演化晚期阶段（边坡历长时间发展演化接散体破坏）变化破坏程
该方法研究中CundallPAHartR国际较影响先驱者1985年成功开发出相应二维三维计算程序国王泳嘉教授做量研究工作岩体特洞室围岩变形破坏进行全程模拟研究开发出应软件基础邢纪波陶连金等相继开展采空区顶板稳定性研究效模拟岩体变形破坏全程
③拉格朗日差分分析
连续介质快速拉格朗日差分分析方法（Fast Lagrangian Analysis of Continua）英文缩写FLAC模拟岩土体材料组成结构体达屈服极限变形破坏行该方法早Willkins固体力学美国ITASCAS公司方法率先应岩土体工程力学计算中开发出应软件FLAC方法计算中混合离散化（Mixed Discretization）技术全程动力运动方程采显式差分求解方法某种程度克服限元离散元统矛盾目前世界公认较合理计算方法
二维FLAC分析方法工程运方面黄润秋许强应该数值方法分析某水电工程引水洞进水口开挖边坡条件变形破坏特征时该工程锚索加固处理方案进行数值模拟分析实践表明显式拉格朗日分析边坡稳定性评价方面常规稳定性评价方法具更优越性分运FLAC分析方法变形位移岩体加固等方面进行分析运研究材料动态力学性具重作揭示应中应注意问题陈文胜冯夏庭FLAC基原理建立起FLAC方法行种连续介质岩土力学松弛计算分析方法静态松弛快速拉格朗日连续介质静态松弛快速拉格朗日分析方法9SFLAC提出分配法SFLAC实施提供简捷算法推导相应公式阐述实施步骤
着科学技术进步数值模拟技术发展ITASCAS公司相继开发出三维FLAC程序（FLAC3D）丁秀美博士利FLAC3D研究复杂环境典型堆积体斜坡变形稳定性进行综合研究综合利FLAC3D评价复杂质条件洞室群围岩稳定应见谢等运FLAC3DV10矿山开采沉陷进行预测发现FLAC真实模拟现场质条件弥补般典方法足寇晓东周维垣等运FLAC3DV30分湾拱坝三峡船闸高边坡稳定性进行分析成功模拟岩体三维力学行
④流形方法
流形方法石根华等年发展种新数值分析方法种方法拓扑学中拓扑流形微分流形基础分析域部相互重叠相交数学覆盖覆盖材料全域物理覆盖覆盖建立独立位移函数独立覆盖函数加权求总体位移函数然根总势原建立处理包括非连续连续介质藕合问题变形位移变形位移求解格式种具般形式通数值方法
岩体形成极复杂程致存量节理裂隙孔隙水等岩体成种介质构成连续体岩土材料物理特性力学特性非常复杂想解析手段预测洞室隧道等种结构物力学动态必须建立复杂质模型构关系年计算机处理力计算速度较提高托计算机硬件软件数值方法建立岩体结构特征研究深度致质模型模型建立程中必须质原型进行合理抽象简化建立反应岩体稳定起控制性作结构面者结构体工程效应工程进行量关岩体物理力学参数参数仅反应某点岩体物理力学参数较合理方式根实际岩体赋存环境工程素影响确定数值分析计算参数利工程现场实测位移进行位移反分析获取数值力学参数数值分析获取较符合实际结果效方法
二十世纪七十年代初开始注意现场量测信息确定类计算参数研究KavanaghClough发表反演弹性固体弹性模量限元法1976年约翰斯堡岩土工程勘测研讨会Kirstan提出量测变形反分析法Maier等许学者发展反分析方法已成目前解决复杂岩土问题方法重庆公路研究蒋树屏岩体工程反分析进展进行系统总结认岩土工程反分析包括确定性反分析非确定性反分析两类确定性研究中日樱井教授提出位移剪应变反馈确定法较著名直接应变评价法基础发展起基思路：全域位移（U）分追踪点位移（U1）边界外域节点位移（U2）边界节点位移（U3）通逆定化已知（U2）求初始应力弹性模量值带入正分析求（U2）剪应变等剪应变γmax试验岩体破坏剪应变γf相较前者围岩稳定性反稳定需处理种方法需知道域应力围岩稳定性做出评价
量工程实践表明确定性方法出结果实测结果较出入方面固然计算模型计算误差等方面存足隧道开挖引起围岩松动具确定性述结果具致命影响例围岩位移观测量具强离散性确定性意义预测机信号求围岩参数非某确定量处某种机程求参数身时间变化机程种情况外描述均匀性时赖法控制许机素造成需机程模拟更真实描述现象质年国外学者针岩土工程确定性问题提出许新方法模糊数学法灰色理解析方法时间序列分析方法离散元法概率限元法概率分析法中
Markov Process分析法Bayes分析法等新方法解决具体问题定帮助值进步研究年提出卡尔曼滤波器分析岩土问题疑岩土工程非确定问题研究推深层
围岩局部稳定性分析通围岩岩体结构确定性模型概化模型岩体力学参数研究成果结合洞室（洞室群）布置条件研究级结构面相互围限块体稳定块体分析法求质调查勘探基础发育特**构面围岩块体分析方法找出结构面利组合确定滑移方滑移面切割面面积稳定块体体积重量考虑重力围岩应力作运块体极限衡理计算结构面组合块体局部稳定性加固处理提供块体稳定性评价方法赤投影实体例投影矢量计算法方法理基础块体理目前块体理分析方法较尤石根华关键块体理常关键块体理石根华赤投影法基础通岩块约束条件受力条件分析岩体破坏形态应安全系数块体理总体全空间赤投影法块体限性定理限块体移动性定理三部分该理概念简单计算方便快工程界学术界接受特1981年石根华Goodman理进行进步深入研究工程语言表达块体理基概念岩体中稳定块体称关键块体编制计算机程序绘图程序1985年Goodman起出版Block Theory and Its Application to Rock Engineering书标志理进入应阶段国外ChanLY块体理已应岩石开挖工程选址佳设计方案中Hoerger SF应机确定性模型分析研究开挖工程中关键块体Karzulovic AL应块体理进行隧道围岩衬砌支护设计Kusmaul JS直研究估计开挖工程中关键块体提出干种方法节理间距估计法数值分析法机模型统计法等EHoek等应块体理开发开挖工程分析程序Unwedge（Verl1235）该程序假**构面相交切形成块体四面体三组结构面开挖空面组成仅考虑块体重力结构面力学性质块体出露位置相确定然该程序界面友操作简单考虑震爆破等作块体稳定性影响考虑块体形态简单块体出露位置难确定该程序应受极限制
刘锦华早块体理全面介绍中国块体理基原理分析方法岩石边坡洞室坝基坝肩等岩体工程中应作系统全面介绍进步研究块体理奠定基础确定滑面滑移方式判定时介绍方法难实现王思敬等早应块体理矢量分析法工程围岩块体进行分析研究确定面四面体块体曲面四面体块体面五面体块体复合四面体块体边界条件滑动方式稳定性评价工作块体研究然进步考虑块体形态较单未考虑曲面五面体块体复合五面体块体六面体块体周维垣等应矢量分析法分析研究隧道围岩块体稳定性问题郑颖等利块体理赤投影方法计算稳定块体稳定性稳块体锚喷支护进行计算编制相应计算程序许强等应块体理矢量分析法排列组合空间解析许现代计算计算机技术前基础建立复杂岩体建模方法编制边坡块体稳定性分析程序（SASW）该程序操作简单界面友考虑震荷载爆破荷载水块体稳定性影响该程序仅分析基四面体块体分析五面体块体复杂形态块体成功解决复杂岩体建模问题具较高实价值该程序仅分析面面体适合分析曲面面体复合面体等块体形态断工程实践中发现块体理存问题：
a）失稳模式问题该理评价产生范围整体失稳块体稳定性
b）难构建符合实际质条件质模型
c）块体滑移模式块体受力关系问题
实际工程中存类块体短机分布裂隙相互切割构成评价类机块体稳定性甚关键陈建等应机连续面三维网络模拟技术建立连续面分布概率统计模型基础实现复杂限块体动搜索确定空间形态出空间定位参数尺寸提出形限分析方法采机理先研究区具代表性机结构面然进行种组合确定性块体已成评价机块体基思路
时新理方法断引进评价洞室围岩稳定性方面发挥着越越作石根华Goodman等发展块体系统连续分析法该方法成功解决连续介质空间稳定性计算问题成洞室稳定性评价重基础理秦四清张悼元黄润秋许强非线性科学引入岩体稳定性评价中全新思路成功解决疑难问题凌建明等岩体损伤理运洞室围岩稳定性分析中提出损伤力学分析方法
总体说块体理刚体极限衡理基础评价方法评价块体构成块体结构面变形国外学者利限元方法评价块体稳定胜应述理方法进行洞室围岩稳定性分析必须重视围岩稳定性质条件分析总结国十年验注意问题：
①边墙围岩稳定性问题边墙应十分注意行者锐角相交倾洞陡倾角贯穿性结构面规模断层软弱面型洞室包括断层错动带长裂隙
②顶拱围岩稳定问题顶拱应注意缓倾软弱结构面作引起顶拱失稳控制面进注意陡倾结构面组合成矩形体方扩散楔形体外应注意倾相反中陡倾角结构面顶拱形成屋脊形稳定块体
③高边墙稳定性型洞室重工程质问题
（5）系统工程法
常规围岩稳定分析方法般围岩质素工程结构素洞室开挖支护程等细分通理分析建立数学模型进行确定性果关系力学分析分析结果供精确定量目标进行数学模拟着工程规模扩新奥法产生发展出现传统概念方法难解决难题工程建设系统具层次素等特点结构非常复杂结构物理状态力学性质等逐点变化工程充满复杂性模糊性岩体中结构面历史现状实际力查清作精确描述工程建设系统组成部分组织形成特定功整体隧道力学分析完全具备系统科学中研究系统特征围岩稳定分析应该复杂围岩系统稳定性模糊化认识控制作数学模拟象具量处相互作中元素复杂系统结构信息等具定模糊性求系统科学作指导系统工程方法结合岩石力学常规理进行工程围岩稳定分析
（6）确定性方法
影响洞室围岩稳定性素层岩性产状构造结构面组合形态应力状态水赋存情况等素具确定性传统分析方法笼统安全系数考虑众确定性影响然某参数(材料强度等)取值时数理统计方法找出均值某分位值未考虑参数离散性安全度影响数理统计概率方法结构设计中成功应鼓励启发隧道工作者寻求概率方法研究工程中种确定性估计影响目前分析方法机限元法蒙特卡罗法响应面法结构度分析说通少系列确定性试验者限元数值计算模拟试验拟合响应面函数代未知真实极限状态曲面利较成熟方法分析然度分析方法应扩广领域然受岩土工作者反质疑原岩土工程身机理较复杂问题未充分认识岩土工程概率分析方法处发展阶段少概念明确计算方法够简便困难促岩土科技工作者潜心钻研未完全解决技术关键取许喜成果研究表明概率度分析方法确定性越严重问题越显示活力
（7）综合判法
着国工程规模断扩质条件越越复杂型洞室围岩稳定评判难选单标准必须寻求种方法进行综合判定必须寻求种围岩稳定标准综合判定型厂房围岩稳定性验公式工程类修正芬纳公式支护结构力综合起进行围岩稳定性判定
研究容技术路线
复杂质条件跨度高边墙洞室稳定性研究支护设计建议项涉面广程序复杂质工程研究课题基质研究角度出发基思路：
通复杂质条件跨度高边墙洞室质条件岩体结构特性岩体质量等基础资料分析研究采种方式建立质条件结构面工程特性相结合充分考虑洞室工程特点计算模型采种手段评价洞室整体变形稳定性实现复杂质条件型建筑物系统稳定性评价实现基失稳破坏机理洞室支护设计奠定基础建立施工期间快速评价洞室稳定性优化支护设计思路方法体系洞室稳定性受控围岩工程特性赋存工程质环境条件针具体工程确定影响洞室稳定性素纳岩体结构特征岩体物理力学参数天然应力场渗流场等岩体力学环境条件研究洞室围岩稳定性研究基础查清岩体边界条件岩体力学环境条件基础利基切割法限元程序建立计算模型利FLAC3D评价洞室复杂质条件中稳定性根评价结果提出相应支护措施
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