随着社会发展的需要，人们越来越需要在深部地层中开拓各种工程。由于深部区域存在高地应力、高地温及高水压，工程围岩对开挖的响应及破裂与常规埋深的岩石地下工程围岩存在差异，如分层或分区破裂现象。本项目在开发两套获得发明专利的专用试验装置的基础上，通过系列的室内模型试验、数值模拟计算及理论推演，对深部隧道围岩分层断裂机制及支护技术进行了深入探讨。揭示了深部地层因素（包括岩体的峰后力学性质、热力学特征、地温，等）和支护因素（包括锚杆锚固长度，间排距，预紧力及注浆）对分层断裂启动、断裂层数目、断裂层厚度、断裂层间隔、断裂层与完整层中应力与应变的影响机制。得出在一定的原始应力场中，围岩峰后临界塑性剪切应变值的大小对分层断裂的出现起到关键性作用。将隧道工程岩体分级稳定性判据与强度折减法结合起来，通过模拟试验确定了不同级别岩层中隧道围岩变形与等效载荷变化（强度折减）的关系曲线。利用收敛变形速率特征与围岩状态（连续或断裂）之间的内在联系，建立了判断围岩失效的突变分析模型，提出了隧道围岩自稳能力的表征指标及确定方法。在试验观察的基础上，按照整体状结构岩体，块状结构岩体和板桩结构岩体对于隧道开挖卸载的响应变形及屈服特征，将深部地层岩体概化归纳为Hoek-Brwon材料介质和Duncan-Fama介质。在导出Hoek-Brwon和Duncan-Fama材料岩体介质中各种非规则断面隧道等效纵向变形曲线，等效地层特征曲线及各种组合支护结构特性曲线建立方法的基础上，提出了以锚杆、喷射混凝土及钢拱架等构件为支护单元的初期支护结构系统稳定程度的安全系数设计计算方法及非确定性分析方法。以研制的承压岩溶水深部隧道施工工艺及锚注一体化的分段锚固式锚杆等专利技术为基础，开发了分层断裂围岩的深部隧道工程承载拱构建技术。本项目的研究成果，在某种程度上为围岩出现分层断裂现象的深部隧道工程的稳定性分析提供了可供选用的方法及相应支护加固技术。 2100433B