程 壮 董艳华 党 莉 宛良朋

（1.三峡大学 三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北宜昌 443002；2.三峡大学 水利与环境学院，湖北宜昌 443002）

在水电建设中，常常需要开挖边坡和地下洞室，对于边坡，其力学条件主要表现为卸载，对于地下洞室，在径向表现为卸载，切向表现为加载，与一般的加载力学条件不同［1－2］.采用常规的加载岩体力学方法对上述工程进行计算分析时，研究成果与实际的监测成果有较大差异.岩体在未受到扰动时，处于平衡状态，当岩体开挖后，岩体将发生应力重新调整，形成二次应力场，岩体将产生卸荷.理论和室内试验证明［1－4］，开挖卸荷理论能更真实地反映岩体在开挖过程中岩体的力学本质和变形机制.鉴此，本文以某水电站地下厂房开挖为例，采用有限元单元法，分别应用加载与卸荷理论对地下厂在自然工况、开挖、卸荷和加固工况下的变形进行了计算分析，并与监测结果进行了对比.经比较可知，应用卸荷岩体力学理论对地下厂房进行分析研究更加符合实际.

1 开挖卸荷模拟

在数值分析中，卸荷问题分2步进行：第1步，求解卸荷前的应力应变场（初始应力应变场），第2步，计算卸荷应力（可以看作一种拉应力）作用下的应力应变场.这样，卸荷后的应力应变场就可以看成这两个应力应变场的叠加［5］.如图1所示.

图1 卸荷应力分解图

式中，σi和ui分别为第i次卸荷后的应力场和变形场；σΔi和uΔi分别表示第i次卸荷应力作用下的应力场和变形……