摘 要 本文简要地介绍了多种地下工程围岩稳定性分析方法，及围岩失稳判据。并对它们进行了简单的讨论，分析了目前方法的不足与存在的问题。
关键词 地下工程、稳定性、围岩
引言
地下洞室围岩丧失稳定性，从力学观点来看，是由于围岩的应力水平达到或超过岩体的强度范围，形成了一个连续贯通的塑性区和滑动面，产生较大位移，最终导致失稳。破坏的主要形式有脆性张裂破坏、塑性挤压流动破坏和剪切流动破坏等。围岩稳定性研究的实质是分析和评价围岩岩体介质的应力和变形。从古典的压力拱理论到弹塑性理论来研究围岩稳定问题，是我们认识上的一大进步和理论上的重大突破。同时，也出现了考虑围岩节理、裂隙的计算解，流变理论也逐渐被引用到围岩稳定性分析的研究中，使得围岩稳定分析的方法更加符合实际。随着我国西部大开发的深入，大量的地下工程需开工建设，探讨地下工程稳定性的方法就显得很有必要[1]。
1 围岩稳定性分析
1.1 围岩稳定性分析
计算方法有解析法、数值分析方法、灰色关联方法、断裂和损伤力学方法、反分析方法等。这些方法的划分并不是很严格，当用到某一部分的知识时，都可以视为是这种方法求解[2]。
1.2 围岩失稳判据
围岩的稳定性分析在学术界一直是一个备受关注的问题，但到目前为止其失稳判据还没有一个统一的标准，这主要是由于实际工程的复杂性所致。其中围岩强度判据，围岩极限应变判据以及围岩向洞内收敛位移和收敛比三种基本判据是目前工程界比较常规的判别方法。但随着非线性科学理论的发展，各种新兴的失稳判据也相继被提出。
在围岩稳定性的数值分析中，常需要失稳判据，以表明岩体处于极限平衡状态。目前围岩稳定性判别方法较多，可以归纳为以下两类判据。
（1）围岩强度判据。该判据在隧道地下结构围岩稳定性的数值分析中得到了广泛应用，该判据理论基础是强度破坏理论，如德鲁克—普拉格准则或莫尔库仑准则等，即在低约束压力条件下，当岩体内某斜截面的剪应力超过破坏理论规定的滑动界限范围时，岩体就发生剪切极限破坏。从力学观点来看，围岩丧失稳定就是其中应力达到或超过岩体强度的范围比较大，最后形成一个连续贯通的塑性区和滑裂面，因而这部分岩体将会产生很大位移，因此，隧道围岩稳定性评价实质上说就是岩体应力和变形的分析。提出：“破碎软弱岩体由于裂隙极度发育，岩石切割成碎石块体，往往裂隙间夹大量泥质物，所以具有非线性应力—应变关系，屈服强度低，对于这类围岩可以用弹塑性和抗拉分析评价围岩稳定性”。类似用强度理论分析围岩稳定性的文献有很多。
（2）围岩变形量或变形率判据。在國内外有关规范中，围岩稳定性判据多以变形值或变形速率为主，认为围岩变形量或变形速率超过一定值岩体即发生破坏。具体的有围岩极限应变判据、围岩向内收敛位移和收敛比判据等。有人认为，变形值或变形速率判据用于软弱围岩往往时效不佳，根据牛顿运动定律，物体从运动转变为静止状态的必要条件是，加速度由负值渐趋为零。因此，围岩稳定性判据应以加速度为主，辅以变形值或变形速率，据此提出了变形速率比值判据。
然而采用不同的失稳判据得到的稳定安全度一般是不相同的，如何建立一个具有理论基础的、可得到唯一解的失稳判据是今后需要解决的问题。
即使目前提出了许多新的判据，如上文提到的基于突变理论的判据嫡突变判断准则，但都仍存在着一定的缺陷。地下洞室的围岩稳定评判准则到目前为止也尚未完全成熟，有待于进一步深入。同时，从稳定的定义、量化的判据到分析的理论、准则和方法等一系列基本问题都还没有形成明确的系统;再者，在具体工程中，不同的失稳判据得到的稳定安全度一般也是不相同的，因此如何建立一个既具有理论基础又可得到唯一解的失稳判据是今后需要解决的问题，这还需有关学者进一步的研究[3]。
2 存在的问题
2.1 参数及本构
岩石力学参数和本构模型是岩石力学研究中最核心的两个问题，然而，由于岩石力学的研究对象是复杂的岩土体材料，一般均具有非线性、非连续性、非均质及多相性等特点，尤其是天然岩体，由于其赋存的特殊性，它被各种地质构造（如断层、节理、层理等）切割成既连续又不连续的形态，从而一般均形成一个从松散体到弱面体再到连续体的材料序列，而且，天然岩体所涉及的力学问题是一个多场（应力场、温度场、渗流场）、多相（气相、固相、液相）等影响下的复杂耦合问题，再加上工程开挖和外部环境的影响，致使许多情况下，我们不能获得较为准确的力学参数和本构模型。“力学参数和本构模型不准”已成为岩石力学理论分析和数值模拟的“瓶颈”问题。
传统的岩石力学理论是以岩石的加载试验（包括室内及现场原位试验）为基础，引入成熟的弹塑性理论等建立起来的而地下洞室岩体开挖后的实际情况是以卸荷为主，且往往有较大的拉应力区出现。显然传统的岩石力学理论统一采用加载试验获取的岩体力学参数，应用适合于加载情况的力学分析软件进行分析与计算，得到的变形及稳定分析结论与现场的实际情况必然有巨大区别，甚至连趋势都无法反映[4]。
2.2 模型的有效性
在一般建模的过程中，模型的有效性值得商榷。首先，地下洞室工程的地质情况复杂性，及目前勘测手段的局限性，决定了前期地质勘测资料对真实的逼近程度。其次，在建模过程中由于考虑到建模的方便及网格的剖分，会对前期勘测资料进一步简化，致使模型和真实情况又有一定的偏离。模型是计算的载体，在模型有误差的基础上得来的结果的有效性，需要进一步研究和评估。目前奥地利的H.F.Schweiger教授在怎么把工程稳定性的数值分析结果运用到实际工程中，及如何评价结果的可用及可靠性做出了很多研究。
参考文献
[1] 张有天.水工隧洞建设的经验教训（上）[J].贵州水力发电，2001，（12）：76-84.
[2] 沈明荣，岩体力学[M].上海：同济大学出版社，2000：59.
[3] 张玲召.岩体边坡稳定性模糊综合评判[J].兰州铁道学院学报（自然科学版），2003，（12）：96-98.
[4] 彭振华，丁浩，连建发，等.分形理论在地下工程岩体质量评价中的应用[J].隧道建设，2003，（2）：7-10.