隧道稳定性分析与设计方法讲座之三_隧道设计理念与方法_郑颖人
郑颖人 海底隧道061027
节理 情况
加强支护措施
安全 系数K 系数
⑴只增加锚杆的数量，使锚杆间距为 只增加锚杆的数量， 1.5m×1.5m， × ， 只增加预应力锚索，预应力为1000kN，数量 ⑵只增加预应力锚索，预应力为 ， 节理2 增加一倍，间距变为 节理 增加一倍，间距变为4.5m×3.0m(高×宽)，长 × ( c= = 度为20m 度为 0.15MPa 0.1 增加锚杆的数量，使锚杆间距为1.5m×1.5m ⑶增加锚杆的数量，使锚杆间距为 × 同时增加预应力锚索，预应为1000kN，数量增 ， ϕ =350 同时增加预应力锚索，预应为 加一倍，间距变为4.5m×3.0m(高×宽)，长度 加一倍，间距变为 × ( 为20m ⑷加强措施同上⑶，但是锚杆加密范围为拱脚 加强措施同上⑶ 至边墙中下部
1.8 1.6
2.1
2.0
四、公路隧道安全系数
1 . 工程概况
• 某半圆拱形公路隧道尺寸为9.4 m×8.5 m （宽×高），埋深50 m。 • 根据国标《工程岩体分级标准》 GB50218−94, 分别属于Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ类围岩。 • 计算准则采用摩尔−库仑等面积圆屈服准 则DP3。
表25 岩体物理力学参数
25 497.20 206.19 187.78 238.88 201.69 207.21 1.3995 -0.0049 -0.0918 0.1528 -0.0266
ϕb
三、高边墙地下洞室的安全系数
1 . 高边墙地下洞室的整体安全系数 洞高70m，属于Ⅳ类围岩。 钢纤维喷射混凝土单层永久衬砌， 砂浆锚杆φ32，L=8m@1.5m×1.5m， 全粘结式预应力锚索 ，
–
–
–
图3-4 有限元单元网格划分
右边界宽度－ .5倍坡高 右边界宽度－２.5倍坡高 左边界宽度－ .5倍坡高 左边界宽度－１.5倍坡高 底部边界高度－ 底部边界高度－１倍坡高
郑颖人 院士 演讲PPT茅以升与国际会议 有限元极限分析法在隧道稳定分析中的应用
1975, Zienkiewicz put forward FEM strength reduction. Through reducing c and of the rock and soil until failure happens, calculations show that the safety factor is the multiple of reducing the strength.
Pressure arch of deep-buried tunnel （普氏压力拱）
Shallow-buried theory by Terzaghi（太沙基）
Modern failure mechanism of tunnels
（现代的隧洞破坏机理）
► Based on elastic-plastic theories ► Rabcewicz crack wedge
（深埋隧洞破坏的现场监测）
（1）The anchor on the arch top bear small force, while that in the two sides bear large force. 顶部锚杆受力小 侧面锚杆受力大 侧向位移大 垂直位移小
（2）The average horizontal displacement of steel frame is 19mm .The average difference of settlement between arch top and arch foot is 9.8mm.
Buried depth:12m safety factor:0.7
When the buried depth is between 10m and 18m, the safety factor keeps constant basically and two crack surfaces appear respectively on the arch top and side wall.
隧道设计新发展理念
隧道设计新发展理念
隧道设计是与城市交通规划紧密相关的重要领域，为缓解交通压力、提升城市交通流畅性和品质，必须不断创新和发展新的设计理念。
隧道设计的新发展理念应注重可持续性、智能化和人性化。
首先，新发展理念要注重隧道设计的可持续性。
在隧道设计中，应充分考虑环境保护问题，采用绿色技术和环保材料，减少能源消耗和污染排放。
同时，隧道设计应考虑隧道使用寿命的延长，降低维护成本和时间，使其更具经济性和可靠性。
其次，新发展理念应注重隧道设计的智能化。
随着科技的进步，隧道设计中应加入智能交通系统和智能化设备，提升交通管理和运行效率，减少事故发生率。
例如，可以在隧道入口处设置智能识别设备，实现车辆自动收费和快速通行，同时可以通过实时监控系统进行交通、安全和环境的监测和预警，及时采取相应措施。
此外，新发展理念要注重隧道设计的人性化。
在隧道设计中，应关注乘车人员的舒适感和安全感，为乘车人员提供便利和舒适的服务。
例如，可以在隧道内设置适当的亮度和通风设备，提高隧道的可见度和通风状况，减少交通堵塞的时候乘车人员对空气质量的影响。
另外，隧道内应设置适当的紧急逃生通道和应急设施，保证乘车人员在紧急情况下的安全。
总之，隧道设计的新发展理念应注重可持续性、智能化和人性化。
通过推行这些理念，可以提升隧道设计的质量和效益，改
善城市交通状况，提升居民的出行品质和生活质量。
隧道设计行业需要与时俱进，不断创新，逐步迈向更加智能、绿色和人性化的发展方向。
隧道工程资料：隧道设计的基本原则和理念有哪些方面.doc
隧道工程资料：隧道设计的基本原则和理念有哪些方面1、洞门前不设路堑，必须早进晚出，不破坏山体环境。
2、全隧道不设变形缝，特殊地段设置诱导缝，8级地震区在洞口段40～50m处设减震缝。
3、必须重视岩溶地区的综合地质超前预报，长短结合以短为主，预报范围前方30m，隧道周边外1倍洞径做为工序列入。
4、一次支护要强，承受部分水和土荷载，浅埋和海底隧道则承受全部水荷载和土荷载，二次模筑初砌做为安全储备。
5、全部采用网构钢拱架，取消型钢拱架，喷混凝土靠近工作面的第一排钢拱架不受力，喷混凝土后的网构拱架承受10倍荷载，工钢则承受4倍荷载，工刚后部混凝土喷不上，渗漏水。
6、一次支护由钢筋网、钢拱架、喷混凝土组成，钢拱架接头联结处设索脚锚管（灌浆）。
7、取消系统锚杆。
8、软弱地层必须采用潮喷混凝土，不提倡湿喷混凝土。
9、必须采用复合式衬砌结构型式，一次支护和二次模筑衬砌之间必须设半包式防水隔离层，不允许全包，采用无钉铺设防水板，无纺布后部必须设置系统排水盲管。
水的处理有两个理念：一是以堵为主，限排为辅。
二是全堵方案，但要给水有排出的通道。
10、取消中部排水沟。
11、反对长隧短打。
提倡设置平行导坑，可提高正洞2倍速度，斜井是正洞的0.5速度，坚井是0.1～0.3倍的正洞速度。
12、正台阶施工不允许分长、中、微台阶，台阶长度为一倍洞径，第一个上台阶高度必须为2.5m，小导管长度为台阶高度加1m。
13、支护结构施工必须是一次支护从上向下施作，二次模筑衬砌必须从下向上施作。
14、隧道宜近不宜连，可采用小间距隧道，反对双连拱、多连拱隧道。
15、大断面硬岩隧道宜采用小导洞超前爆破，可减震30%，取消预裂爆破。
也可采用小TBM超前，钻爆法扩大。
16、必须坚持动态设计、动态施工、动态管理，设计人员必须及时修改图纸，必须尊重施工信息。
17、设计人员必须提高业务素质，要超越规范，创新设计；有新理念、新创新。
应用新技术、新工艺、新材料、新设备、新仪器，反对抄袭图纸。
隧道设计新发展理念怎么写
隧道设计新发展理念怎么写隧道设计新发展理念。
隧道作为现代交通建设的重要组成部分，其设计理念一直在不断发展和创新。
随着科技的不断进步和社会的发展，隧道设计也在不断地向着更安全、更高效、更环保的方向发展。
本文将从隧道设计的新发展理念出发，探讨隧道设计在未来的发展方向。
首先，隧道设计的新发展理念应该注重安全性。
隧道作为交通建设的一部分，其安全性是至关重要的。
在设计隧道时，应该充分考虑到各种可能的安全隐患，并在设计中进行充分的预防和保障措施。
例如，在隧道设计中可以采用最新的智能监控技术，及时监测隧道内的情况，一旦发现异常情况能够及时报警并采取相应的应对措施，确保隧道的安全运行。
其次，隧道设计的新发展理念还应该注重环保性。
随着人们对环境保护意识的不断提高，隧道设计也应该朝着更环保的方向发展。
在隧道设计中可以采用新型的材料和技术，减少对环境的影响。
同时，在隧道建设过程中也应该注重节能减排，减少对自然环境的破坏，确保隧道的建设和运行对环境的影响最小化。
最后，隧道设计的新发展理念还应该注重效率性。
隧道作为交通建设的一部分，其设计应该注重提高交通运输的效率。
在隧道设计中可以采用新型的交通管理技术，提高隧道的通行效率，缓解交通拥堵问题。
同时，隧道设计也应该注重提高运输效率，通过科技手段提高运输速度，减少运输时间，提高运输效率。
综上所述，隧道设计的新发展理念应该注重安全性、环保性和效率性，这样才能更好地适应社会的发展需求，更好地为人们的生活提供便利。
随着科技的不断进步和社会的不断发展，相信隧道设计的新发展理念一定会不断地得到完善和提升，为人们的出行提供更好的保障和服务。
隧道洞室稳定性评估与优化设计方法研究
隧道洞室稳定性评估与优化设计方法研究近年来，隧道工程在我国得到了广泛的应用，隧道洞室的稳定性评估和优化设计成为了必要的研究课题。
本文将从实际工程出发，探讨隧道洞室稳定性评估与优化设计方法的研究。
一、隧道洞室稳定性评估方法隧道洞室的稳定性是指洞室结构在外力作用下不会发生失稳破坏的能力。
为了保证隧道洞室的安全性，必须进行稳定性评估。
稳定性评估的方法主要有以下几种。
1. 安全系数法安全系数法是一种较常用的评估方法，其原理是通过比较洞室在不同的状态下的承载能力与外力作用的大小来确定安全系数。
主要包括限状态法和可靠性方法。
限状态法是根据相关规范和标准，制定一系列限制条件，如应力、变形、裂缝等，对隧道进行评估，确定其安全系数。
2. 数值模拟法数值模拟法是一种较为直观的评估方法，其原理是根据岩石力学特性，建立数值模型，对隧道洞室进行仿真计算，分析其稳定性。
主要包括离散元法、有限元法和边界元法等。
3. 经验法经验法是一种基于工程经验的评估方法，其原理是通过分析和总结类似岩石结构的历史数据，建立经验公式或经验模型，对隧道进行评估。
主要包括贝尔公式、钻孔测井法和野外试验法等。
二、隧道洞室优化设计方法隧道洞室优化设计是指在满足工程安全性的基础上，按照一定的技术要求和经济效益，对隧道洞室进行合理的设计。
1. 结构优化设计结构优化设计是指通过改变结构形式、结构布置、材料选用等方式，提高结构的承载能力和抗震能力，降低成本和隐患。
在结构优化设计中，应根据岩石类型、隧道形式、地质条件等因素进行合理选材和结构设计。
2. 支护体系设计支护体系设计是指通过合理选材和支护方式，提高支护体系的稳定性和受力能力，保证隧道工程的安全性。
在支护体系设计中，应根据隧道结构形式、地质条件、支护材料等因素进行合理选型和设计。
3. 施工优化设计施工优化设计是指通过优化施工工艺、施工方法、施工进度等方式，提高施工安全性和效率，降低施工成本和工期。
在施工优化设计中，应充分考虑岩石类型、钻爆技术、起重机械选型等因素，实现施工过程的精细化管理。
隧道围岩的稳定性分析与评价
隧道围岩的稳定性分析与评价隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分，而隧道的稳定性对于交通运输的安全性和效率起着至关重要的作用。
因此，对隧道围岩的稳定性进行分析与评价显得至关重要。
本文将从不同的角度对隧道围岩的稳定性进行探讨。
首先，我们需要了解隧道围岩的特点。
隧道围岩是指隧道开挖时所遇到的周围岩石或土层，其特点主要包括力学性质和岩层结构。
力学性质包括岩石的强度、变形特性和破坏模式，而岩层结构则主要涉及岩层的纵向和横向切割裂缝、节理等。
了解这些特点可以为后续的稳定性分析提供基础。
其次，隧道围岩的稳定性分析可采用多种方法。
其中一种常用的方法是数值模拟，通过使用计算机程序模拟隧道开挖过程中的围岩响应，进而评估其稳定性。
这种方法可以考虑多种因素，如地下水位、地应力分布、围岩强度等，从而较为准确地预测隧道的稳定性。
另外，实验模型也是评价隧道围岩稳定性的重要手段。
通过在实验室中制作隧道围岩模型，并施加不同的荷载，可以观察和测量模型的变形和破坏情况，从而获得对真实工程的参考和指导。
接下来，我们需要关注隧道围岩稳定性评价的指标。
常用的评价指标包括围岩的变形和破坏程度、岩体的开挖后裂隙扩展情况以及周围环境对隧道围岩稳定性的影响等。
这些指标可以通过观测和记录岩体的位移、应力、应变、岩石裂隙的发育情况以及地下水位的变化等来评价。
此外，也可以通过进行各种力学实验获得更准确的参数值，从而提高评价的可靠性和准确性。
最后，我们需要考虑隧道围岩的稳定性评价的应用。
首先，对于已经建成的隧道，在设备和材料条件允许的情况下，可以通过监测围岩的稳定性指标，及时发现问题并采取措施进行修复和加固，以确保隧道的安全使用。
其次，对于正在建设中的隧道，稳定性评价可以帮助设计者选择合适的支护措施和参数，并为施工过程中的安全措施提供依据。
最后，对于规划中的隧道项目，稳定性评价可以帮助决策者选择合适的线路，避免潜在的围岩稳定性问题。
综上所述，隧道围岩的稳定性分析与评价对于交通运输的安全和效率至关重要。
郑颖人-隧洞围岩稳定性分析方法探索
滑面上节点水平位移随荷载的增加而发生突变
(2)本构关系与屈服准则的选取
a.本购关系采用理想弹塑性模型 b.准则采用莫尔—库仑准则、
德鲁克—普拉格(D-P)准则
k F I1 J 2
I1，J2分别为应力张量的第一不变量和应力偏 张量的第二不变量。
图3 各屈服准则在π平面上的曲线
KN≤φαRabh
当轴向力偏心矩e0 ≥0.20h时，由材料 的抗拉强度控制结构承载力
KN≤1.75φRabh/(6e0/h-1)
衬砌安全系数
弯矩图
轴力图
无初期支护时,衬砌结构安全系数表
衬 砌厚 度 h/m 开挖 后应 力释 放率
最不 弯距 /(KN 利 位置 ·m
轴 力 /M N
偏心 衬砌 安全 距 e0/m 系数
围岩 安全 系数
0.25 30% 拱脚 486 2.64 0.18 1.36 1.15
0.25 50% 拱脚 428 2.74 0.15 1.62 1.22
（2）有初期与二次支护时的设计
初期支护：锚喷支护，喷层厚度15cm
计算时，锚杆支护以增加10%粘聚力代替 二次支护：厚25cmC30混凝土
设计要求：
0.350D～ 0.672D
0.192D～ 0.362D
0.472D～ 0.896D
0.212D～ 0.410D
三心圆拱>扁平直墙拱>窄高直墙拱 小断面（5×7.5×5）>大断面(10×15×10)
2 以塑性区大小为破坏判据的问题
位移值大小主要取决于弹模，塑性区
大小主要取决于强度
力学分析中还没有以塑性区大小的破
隧道设计的原则与方法：安全性与效率的平衡
隧道设计中安全性与效率平衡的实践案例
隧道设计中安全性与效率平衡的实践案例
• 某海底隧道：在设计过程中，充分考虑地质条件、结构安全和交通流量等因素，实现了安 全性与效率的平衡 • 某山区高速公路隧道：通过采用先进的施工技术和科学的管理方法，提高了隧道的通行能 道设计中安全性与效率的平衡策略与方法
隧道设计中安全性与效率的平衡策略
• 安全优先：在设计和施工过程中，始终将安全性放在首位 • 科学合理：采用科学的设计方法和手段，实现安全性与效率的平衡 • 持续改进：根据运营情况和评估结果，不断优化隧道设计，提高安全性与效率
隧道设计中安全性与效率的平衡方法
• 采用风险评估和性能预测技术，为隧道设计提供科学依据 • 利用计算机技术和数值模拟提高隧道设计的精度和效率 • 采用绿色建筑和节能技术，降低隧道运行的成本和环境影响
隧道设计面临的挑战
• 地质条件复杂：隧道设计需要充分考虑地质条件的影响，提高隧道结构的稳定性 • 安全性要求高：隧道设计需要不断提高安全性，降低交通事故风险 • 环保压力大：隧道设计需要降低环境影响，实现绿色交通发展
隧道设计的创新与探索
隧道设计的创新
• 采用新型材料和新工艺，提高隧道结 构的性能 • 利用信息技术和人工智能，提高隧道 设计的精度和效率 • 采用生态设计和绿色建筑理念，降低 隧道对环境的影响
• 充分考虑隧道特点和实际需求，制定合适的设计策略和方法 • 注重技术创新和科学管理，提高隧道设计的水平
05
隧道设计的未来发展趋势与挑战
隧道设计未来发展的趋势与展望
01
隧道设计未来发展的趋势
• 智能化：利用大数据、物联网等技术， 实现隧道运营的智能化管理 • 绿色化：采用生态设计和绿色建筑理念， 降低隧道对环境的影响 • 个性化：根据隧道所处的具体条件，实 现个性化和定制化设计
隧道设计中的应力分析与稳定性评估
隧道设计中的应力分析与稳定性评估隧道设计是一项复杂而又关键的工程任务，其中应力分析与稳定性评估是不可或缺的一部分。
隧道的稳定性评估主要包括隧道内部的应力分布分析、挡土结构的设计和地下水的流动分析等方面。
本文将从应力分析和稳定性评估两个角度来探讨隧道设计中的关键问题。
在隧道设计中，应力分析起着决定性的作用。
应力分析是通过对隧道内部的力学特性进行研究，来确定隧道四周的应力分布情况。
这种分析需要考虑岩石的强度、应力状态、岩层的断裂及褶皱等方面。
隧道设计师需要利用这些信息来确定隧道结构的稳定性，并选择合适的支护措施来保证隧道的安全。
在进行应力分析时，设计师首先需要考虑的是隧道的地质情况。
不同的地质条件会对应不同的应力状态，从而直接影响到隧道的稳定性。
例如，在岩层中存在大量断裂和褶皱的地区，隧道的应力状态可能会比较复杂，设计师需要通过精确的力学计算来确定应力分布，并据此确定支护措施。
此外，设计师还需要考虑隧道的围岩强度。
围岩的强度决定了隧道的稳定性，因此需要进行详尽的实地勘查和岩石力学实验。
通过这些数据，设计师可以确定围岩的强度参数，并据此进行应力分析。
如果围岩的强度较低，设计师可能需要采取加固措施来提高隧道的稳定性。
除了应力分析，稳定性评估也是隧道设计中至关重要的一环。
稳定性评估主要包括挡土结构的设计、地下水的流动分析和隧道排水系统设计等方面。
挡土结构的设计涉及到隧道外部的土壤和岩石的稳定性，设计师需要考虑土壤和岩石的内聚力、摩擦角等参数，并合理选择挡土结构的类型和尺寸，以确保隧道的稳定性。
地下水的流动分析是稳定性评估的另一个重要方面。
隧道施工过程中，地下水的流动会对土壤和岩石的稳定性产生影响，因此需要进行地下水的渗流计算和水压分析。
设计师需要了解地下水的水位变化规律和渗透性特性，并根据这些数据来确定相应的排水系统，以保证隧道施工过程中的安全性和稳定性。
总之，隧道设计中的应力分析与稳定性评估是确保隧道结构安全稳定的重要步骤。
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对深埋隧道，按照散体力学压力拱理论，给出隧道 围岩的松散压力，并以结构力学计算方法计算衬砌的 安全系数，作为设计依据。但这种算法与深埋隧道实 际受力情况相差较远，也与当前隧道及时支护的施工 方法不相适应。拱形深埋隧道并不存在压力拱，其破 坏主要来 自 隧 道 两 侧，围 岩 主 要 承 受 形 变 压 力。对 于 施 工 中 ，隧 道 围 岩 块 体 脱 落 和 局 部 失 稳 ，也 应 按 块 体理论计算松散压力。浅埋隧道一般按松散压力计 算 ，采 用 浅 埋 隧 道 相 应 的 计 算 公 式 ，通 常 实 测 压 力 会 远小于计 算 压 力，计 算 偏 于 保 守。但 浅 埋 隧 道 还 应 考 虑 雨 水 、环 境 等 对 围 岩 强 度 降 低 的 影 响 ，尤 其 是 土 体隧道和具 有 不 良 裂 隙 的 岩 体 隧 道，浅 埋 隧 道 计 算 公式还有待改进。
现行的隧道深、浅埋分界是基于散体理论，以隧道 顶部上方能否形成压力拱为原则，按压力拱原理，深埋 隧道能形成压力拱可以自稳，因而深埋隧道一定是稳 定的；浅埋隧道按理是不稳定的，但按浅埋围岩压力公 式计算，围岩可能稳定，也可能不稳定。至于隧道深、 浅埋分界线的确定原则上是基于压力拱高度，而目前 并没有从理论上导出压力拱高度，因而一般采用经验 值。如普氏压力拱拱高按岩石坚硬系数确定，而国内 规范采用经验统计值，所以至今仍是人为经验值。按 这种分法深、浅埋分界高度不仅与洞形、洞跨有关，还 与围岩的强度有关。
Tunnel Design Idea and Tunnel Design Method
ZHENG Yingren，ABI Erdi，XIANG Yuzhou
（ Department of Civil Engineering，Logistical Engineering University，Chongqing 400041，China）
目前工程上都采用这一定义提出深浅埋分界标 准，但这一标准对地层是有要求的，要求围岩必须能够 达到自稳，如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩中的天然山洞和小跨度 黄土洞室，没有衬砌也能稳定。依据围岩自稳要求就 可确定深浅埋分界标准，在工程上应用是合适的。然 而，Ⅳ至Ⅵ级围岩中修建大跨度隧洞，无论深埋、浅埋 隧道围岩都难以自稳，这样就无法找到深浅埋分界标 准。比如在新黄土和饱和黄土中修建中、大跨度的隧 洞，无论埋深多大，拱顶与侧壁围岩都不能达到自稳， 必须及时进行支护，因此就无法找到上述的深浅埋分 界标准。工程中有些错误理念，按压力拱理论认为无
4）基于数值极限分析的地层 － 结构法。为克服 地层 － 结构法缺点，如果在地层 － 结构法中引入极限 分析理念，就可采用数值极限分析法求出围岩安全系 数，作为围岩失稳破坏的判据，这就解决了设计中的人 为性问题。采用这种方法能提升隧道设计水平，增加 隧道设计的合理性与可靠性，它对浅埋与深埋隧道都 适用，但为安全考虑，浅埋隧道还需按松散压力验算， 并考虑雨水、环境等对围岩强度降低的影响。
进行了探索，叙述了基于散体理论的隧洞深浅埋分界标准。提出了基于弹塑性理论的隧洞深浅埋分界标准，并对 2 种分解标准的
优缺点进行了评述。阐述了隧道设计计算的 5 个基本理念： 1） 隧道设计必须满足运行和施工中安全要求，提出初期支护后围岩安
全系数必须保证施工安全； 2） 隧道设计计算模型必须适应不同工程地质条件、围岩压力特征，符合隧道实际受力情况； 3） 必须符合
Abstract： The paper reviews three tunnel design methods used at present and puts forward the stratum-structure method based on numerical limit analysis． The method can work out the safety factor of surrounding rock needed in the design， so the current subjective problems can be solved． The paper studies the separatrix between shallow tunnels and deep tunnels and also evaluates the advantages and disadvantages of the two dividing standards． Five basic ideas of tunnel design and calculation are discussed in the paper： 1） The tunnel design must satisfy the safety requirements during operation and construction and the safety factor of surrounding rock after primary support must ensure the construction safety； 2） The design and calculation model should adapt to different geological conditions，different surrounding rock pressure characteristics and different practical mechanical state of the tunnel； 3） The design and calculation of tunnel must be in accordance with the modern pressure theory of surrounding rock and supporting principle and must make full use of the self-support capability of surrounding rock； 4） The tunnel structure model should also adapt to the practical mechanic state and the new idea that the primary support is the reinforcement material of surrounding rock and that calculation should be made according to the plastic theory should be established； 5） Ｒeasonable calculation method and calculation parameters should be used to ensure scientific tunnel design and calculation． Finally，taking a subway station as an example，the paper introduces the design method of tunnels in Grade II，Grade III and Grade V surrounding rock． Key words： stability analysis； analytic criteria of the stability of surrounding rock； FEM strength reduction method； safety factor of shear； failure surface； soil tunnel； rock tunnel
地层 － 结构法视围岩压力为形变压力，目前的做 法是把岩体视为均质体，并按现行规范中围岩分级确 定岩土的强度参数，然后采用弹塑性数值方法进行计 算，获得相应的隧道周围某点的位移值或围岩塑性区 的大小，最后依据设计人员的经验判断，提出一种设计 者认为较为合理的结构型式与尺寸。这种方法显然比
较符合实际受力情况，但计算中还存在如下 2 个问题： 一是现行围岩强度参数的确定还缺乏充分依据，需要 进行改进。对于土体，通过室内与现场试验可以准确 获得围岩强度；对于岩体，可按本讲座二提出的方法， 将经验方法精确化或采用反分析，以得到更为可靠的 围岩强度。二是缺少围岩失稳破坏的严格科学判据， 按设计人员经验确定，造成设计有较大的人为性。
620隧道建设来自第 33 卷0 引言
隧道设计计算方法的理论基础是隧道围岩稳定性 分析的理论与方法。从隧道设计的历史与现状来看， 大致有如下几种设计方法［1］。
1） 工程 类 比 法。工 程 类 比 法 是 通 过 对 大 量 工 程 实践中收集到的地质勘察资料和岩石试验数据进行统 计、分析、归纳，研究影响围岩稳定性的各种因素，然后 对各种影响因素进行综合评价，按照一定的标准对围 岩稳定性进行分级，并提出围岩分级标准及相应的各 级围岩支护类型与参数，供设计施工使用。工程类比 法在实践过程中得到了广泛的应用，至今仍是国内外 工程上应用最广的方法。由于地质条件与环境的复 杂、多样性，目 前 的 科 学 技 术 发 展 尚 无 法 解 决 隧 道 设 计、施工中的各类问题，工程类比法还会在较长时间内 存在。
隧道稳定性分析与设计方法讲座之三： 隧道设计理念与方法
郑颖人，阿比尔的，向钰周
（ 后勤工程学院军事土木工程系，重庆 400041）
摘要： 本文作为一个讲座对以往研究成果作一综述。回顾了当前采用的 3 种隧道设计方法，提出了基于数值极限分析的地层 － 结
构法，克服了地层 － 结构法缺点，可以求得设计所需的围岩稳定安全系数，解决了当前设计中的人为性问题。对隧道深浅埋分界线
关键词： 稳定分析； 围岩稳定性分析判据； 有限元强度折减法； 剪切安全系数； 破裂面； 土体隧道； 岩体隧道