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自然界中,层状岩体分布广泛,其各向异性力学特性使得隧道围岩受力更加复杂,在该地质条件下隧道施工易造成围岩失稳破坏。而围岩失稳过程是一个非线性突变的过程,要对围岩破坏中的非线性突变情况进行真实反映,并掌握围岩失稳发生时机,有必要在现有的方法上结合非线性科学理论进行围岩稳定性研究。鉴于此,本文将以穿越顺层偏压不良地质区段的西南某高铁隧道建设项目为依托,在数值模拟计算结果的基础上引入突变理论对隧道开挖时围岩稳定性进行研究,并以现场监控量测数据与突变分析结果进行对照分析。本文主要的研究成果如下:(1)采用有限元软件模拟了30o、45o、60o三种岩层倾角下隧道开挖过程,主要分析了上台阶开挖高度由7m变更为9m时关键断面围岩应力、变形特点及规律。研究发现在早期开挖阶段三种岩层倾角下围岩应力、变形曲线变化幅度较小,通过研究断面后0.8D(D为隧道洞径)范围内变化幅度最大,随着开挖远离研究断面,应力、变形趋于稳定;开挖最终阶段左右两侧围岩应力、变形呈非对称分布;研究断面拱顶、左拱腰、左边墙变形值随岩层倾角的增加而增加,而右拱腰、右边墙变形值减小;研究断面左右两侧控制点,除右边墙随倾角的增加呈现先增加后减小外,其余控制点均增加,同时45o岩层倾角下右边墙总应力值最大,为2.74Mpa,与左边墙相差0.62Mpa。(2)以数值模拟计算结果数据为基础,引入突变理论,建立研究断面洞周控制点的位移模尖点突变模型,采用拟合、变换、二分法等数据处理方法搜寻失稳时机,得到30o、45o、60o岩层倾角下隧道开挖围岩失稳时机分别位于研究断面前方0.8D、0.4D、0.4D处,同时确定了围岩应力、应变强影响区及该范围对应的拱顶沉降与洞周收敛变化量。(3)结合工程现场实际情况,建立了监控量测“双控”控制基准。通过对现场30o岩层倾角下研究段面监控量测数据进行分析,发现监测早期阶段围岩速率超限,有失稳的趋势,验证了突变分析结果可靠;实测强影响区范围内拱顶沉降与周边收敛变化量均小于突变分析结果,表明预警后采取的加强支护措施控制了围岩变形,有效防止了围岩突变失稳的发生。