李晓光，李长洪，冯 春

1) 北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083 2) 中国科学院力学研究所，北京 100190

在高地应力环境下的节理岩体中掘进时，经常会发生断裂、破碎和坍塌现象.衬砌与锚杆联合支护是提高隧道稳定性的有效途径.在围岩稳定性（Rahaman 与Kumar[1]、Wu 等[2]）、岩爆（Wasilewski 等[3]、He 等[4]、Yang 等[5]）和隧道开挖和支护策略评估（Chen 等[6]、Liu 等[7]）等方面，已经开展了大量研究工作.

数值模拟是揭示复杂因素下隧道破坏机理的有效方法，也是评价隧道设计和施工方案合理性的有效手段.其中，有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）和离散元法（DEM）是模拟此类问题的三种有用方法.

有限元法和有限差分法适用于模拟连续问题，如隧道的弹塑性变形，以及隧道在静、动荷载作用下的损伤和破坏过程.Sun 等[8]利用ABAQUS研究了隧道内支护结构（尤其是锚杆系统）在爆破荷载作用下的行为，得出了支护结构的损伤区域和损伤程度.Liu 等[9]基于扩展的Drucker-Prager模型和ABAQUS，提出了隧道开挖问题的半解析解和有限元数值模拟方法.Li 等[10]基于FLAC3D软件，提出了一套模拟拱锚联合支护效果的数值求解策略，该策略包括四个部分：可缩支护拱模块、可分离拱-岩相互作用模块、可破碎锚杆模块和高效围岩求解模块.Wang 与Qian[11]提出了考虑衰减约束效应的有限差分法，用于对应变软化岩体中开挖圆形隧道进行精确模拟.

离散元被广泛用于模拟隧道的渐进破坏和坍塌，其中颗粒离散元和块体离散元是两种典型的方法.Wu 等[12]利用三维离散元方法研究了隧道……