围岩应力的变化规律

地下洞室开挖后，破坏了岩体中原有的地应力平衡状态，岩体内各质点在回弹应力作用下，力图沿最短距离向消除了阻力的临空面方向移动，直到达到新的平衡，这种位移现象称为卸荷回弹。随着岩体质点的位移，岩体内一些方向上的质点由原来的紧密状态逐渐变得松胀，另一些方向上的质点则反而挤压程度更大，岩体应力的大小和主应力方向也随之发生变化。这种岩体应力变化，一般发生在地下洞室横剖面最大尺寸的3～5倍范围内。在此范围以外，岩体依然处于原来的地应力状态。

地下洞室开挖使围岩内主应力产生强烈的分异现象，越接近临空面，应力差值越大，到洞室周边达到最大值。因此，在围岩范围内，洞室周边为最不利应力条件。洞室开挖后，只要洞壁各点的应力值均未超过岩体强度，则整个围岩是稳定的；否则，围岩就会产生变形和破坏。并且，任何围岩的变形和破坏必将首先从洞室周边开始，然后沿半径方向向岩体内部发展。因此，研究洞室周边应力，对评价围岩稳定性有十分重要的意义。

洞室周边围岩应力的变化规律主要随洞室形状和侧压力系数（ N = σ h / σ v ）而变化。以铁路直墙圆拱形隧道为例，当侧压力系数较低时，拉应力主要出现在拱顶和洞底，并且洞底的拉应力常大于拱顶的拉应力；压应力主要出现在拱脚和边墙中部，并且边墙中部的压应力最大。随着侧压力系数的增加，拱顶和洞底由拉应力转为压应力，拱顶压应力大于洞底压应力，并逐步接近于拱脚压应力；边墙中部压应力增加，并仍为最大压应力区。