围岩应力集中程度主要取决于岩体开挖前的天然地应力状态、地下洞室的几何形状及围岩的力学性状。
(1)地应力。岩体天然地应力状态十分复杂,地应力场是重力场和构造应力场的耦合。地应力不仅与深度有关,而且受地质环境和地形条件的影响,目前还不能通过理论分析进行计算,只能通过试验测定。在地下工程设计中,取洞轴线与最大主应力方向一致或小角度相交,围岩的应力集中就较缓和,因此根据地应力的最大主应力方向选择洞室走向十分重要。
(2)洞室形状。对于带有尖锐轮廓的洞室,局部应力集中十分严重,应该予以避免。当地下洞室的方向确定之后,应根据与洞轴线垂直平面上的地应力分量选择合理的断面形状。
(3)围岩的力学性状。地下工程所处岩体的地质背景、岩石力学性质和应力集中程度不同,围岩可能出现不同的力学性状。在均匀岩体中,围岩可能处于弹性状态,也可能进入塑性状态、黏弹塑性状态,甚至产生脆性破坏。在脆性破坏时,轻微的表现为岩石剥离,严重的出现喷射现象。在层状岩体及松散破碎岩体中,围岩可能失去平衡而沿岩体软弱结构面滑动或脱落,甚至发生坍方事故。