1、隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)綜合交通網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代化城市建設(shè)的依賴性日益增強(qiáng)，淺埋隧道工程作為一種重要的交通構(gòu)筑物型式，在丘陵山區(qū)斜坡地段公路、鐵路建設(shè)和城市地下空間開發(fā)利用過程中往往不可避免，而淺埋隧道開挖引起的圍巖應(yīng)力、位移變化較之深埋隧道更為復(fù)雜，研究淺埋隧道穩(wěn)定性和形變問題對(duì)于隧道設(shè)計(jì)、施工和理論研究具有重要意義。學(xué)術(shù)界和工程界普遍認(rèn)為:企圖采用一種理論，徹底解決各種不同地質(zhì)條件下和不同使用目的的隧道工程的難題是不現(xiàn)實(shí)的，必須綜合利用多種理論

2、研究手段才可獲得最佳效果。因此，有必要豐富、完善和拓展經(jīng)典理論在淺埋隧道工程之中的應(yīng)用，以期為淺埋隧道工程設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)理論指導(dǎo)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)基于極限分析上限定理和“切線法”非線性破壞準(zhǔn)則，構(gòu)建了考慮地表傾斜和隧底隆起的淺埋隧道圍巖破壞機(jī)制，進(jìn)而推導(dǎo)淺埋隧道極限圍巖壓力計(jì)算表達(dá)式，并運(yùn)用非線性規(guī)劃優(yōu)化方法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解。對(duì)典型影響因素的敏感性進(jìn)行算例分析，探討了斜坡坡腳開挖對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響。結(jié)

3、合c、ψ值分別取不同折減系數(shù)的綜合強(qiáng)度折減技術(shù)，為淺埋隧道圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供一種新的思路和方法。
　　(2)依托湖南省永吉高速公路龍?zhí)镀核淼拦こ虒?shí)例，以塑性區(qū)貫通為失穩(wěn)判據(jù)，結(jié)合數(shù)值模擬方法和正交試驗(yàn)原理，辨明影響淺埋隧道圍巖穩(wěn)定性的主控因素。將淺埋隧道圍巖穩(wěn)定性極限上限分析方法、綜合強(qiáng)度折減技術(shù)和可靠度理論有機(jī)結(jié)合，運(yùn)用蒙特卡羅法計(jì)算淺埋隧道圍巖的失效概率和可靠度指標(biāo)，同時(shí)分析了c、ψ值不同概率分布形式以及參數(shù)間相關(guān)性對(duì)隧道工程

4、可靠度的影響。
　　(3)基于極限分析上限定理，結(jié)合Hoek-Brown破壞準(zhǔn)則和非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則，構(gòu)建淺埋隧道掌子面三維多滑塊型破壞機(jī)制，推導(dǎo)淺埋隧道掌子面支護(hù)反力計(jì)算式。運(yùn)用非線性優(yōu)化方法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解，進(jìn)而分析不同參數(shù)對(duì)淺埋隧道掌子面支護(hù)反力的影響規(guī)律，并對(duì)管棚注漿預(yù)支護(hù)條件下的淺埋隧道開挖掌子面穩(wěn)定性進(jìn)行拓展研究。
　　(4)基于經(jīng)典彈塑性理論，考慮巖土介質(zhì)的應(yīng)變軟化效應(yīng)，采用巖石材料的三線性應(yīng)力-應(yīng)變軟化（彈

5、性-塑性軟化-塑性殘余）模型和虎克-布朗(Hoek-Brown)強(qiáng)度準(zhǔn)則，運(yùn)用逐步求解法獲得非對(duì)稱荷載下圓形隧洞圍巖彈性區(qū)、塑性軟化區(qū)和塑性殘余區(qū)的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)和塑性區(qū)半徑的近似解析解。
　　(5)針對(duì)邊坡開挖和隧道掘進(jìn)共存的特殊工況，以經(jīng)典彈塑性理論解析計(jì)算所得的圍巖徑向位移為最大隧洞收斂的初值，構(gòu)建山體斜坡和橢圓形隧道非均勻收斂的隨機(jī)介質(zhì)理論分析模型，推導(dǎo)出邊坡開挖和隧道掘進(jìn)引起地表移動(dòng)與變形的計(jì)算公式，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)