图1 部分国内典型大跨度硬岩地下洞室统计分析
在岩石强度应力比δ>3条件下，超大跨度洞室仍面临着块体稳定、坍塌等围岩破坏问题，因此跨度超过35 m的永久地下空间较为少见，针对35～50 m跨度硬岩洞室围岩稳定性的研究同样十分缺乏。因此岩石强度应力比处于3～11之间，洞室跨度35～50 m的硬岩大型地下洞室[见图1(b)中右侧阴影区域]如何兼顾开挖工期要求、支护设计经济合理和围岩安全稳定仍缺乏成熟的分析方法，亟需在已建或在建洞室设计方法的基础上进行更大跨度应用的扩展，对35～50 m跨度的硬岩洞室开展拓展性研究。
2 跨度35～50 m硬岩洞室围岩稳定性数值模拟方案2.1 岩石强度应力比的取值
前文1.1节对表2中34例典型大跨度硬岩地下洞室的岩石强度应力比及其有关参数实测最大主应力、岩石干燥单轴抗压强度进行了统计分析，为保证数值模拟方案的合理性且对不同岩石强度应力比下的已建或在建硬岩洞室进行数值模拟，方案中岩石强度应力比、岩石干燥单轴抗压强度的最不利取值应小于表2工程实例，而实测最大主应力最不利取值应大于表2工程实例。
在陈菲等提出的地应力分级建议方案中，岩石强度应力比定义为岩石干燥单轴抗压强度与实测最大主应力值σ1之比，因此欲确定岩石强度应力比的取值，必需同时给出岩石干燥单轴抗压强度UCS干燥、实测最大主应力值σ1的具体取值。为对35～50 m跨度硬岩洞室进行充分的数值分析，本方案以金沙江某大型硬岩洞室工程设计参数(UCS干燥=110 MPa、σ1=22 MPa)为基础，对不同实测最大主应力值、不同岩石干燥单轴抗压强度的硬岩洞室，在岩石强度应力比为3～11时进行数值分析，具体岩石强度应力比取值方案如表3所列。
表3中组1的不同实测最大主应力取值均在34例典型大跨度硬岩洞室的实测最大主应力范围内，且最不利取值36.67 MPa满足最新版H-B准则对于σ1≤4σ3的适用要求;表3中组2的不同岩石干燥单轴抗压强度取值为66～242 MPa, 表2中国内34例典型硬岩洞室有32例处于该范围内，占比为94.12%。表4给出了34例典型硬岩洞室与数值模拟方案的岩石强度应力比有关参数的取值范围，可知岩石强度应力比取值方案在满足对35～50 m跨度硬岩洞室进行充分的数值分析的同时，具有较高的合理性。
2.2 洞室跨度、高度及其他参数的取值
为研究不同洞室尺寸下岩石强度应力比对硬岩洞室围岩稳定性的影响，本数值模拟方案的洞室跨度、高度取值如表5所列。当分别研究组a不同洞室跨度、组b不同洞室高度下岩石强度应力比对硬岩洞室围岩稳定性的影响时，组a洞室高度取70 m、组b洞室跨度取34 m, 参数取值在与金沙江某硬岩大型洞室尺寸相近的同时，也符合表2中大部分国内典型硬岩大跨度地下洞室的设计尺寸，在满足对35～50 m跨度硬岩洞室进行充分的数值分析的同时，具有较高的合理性。张春生对金沙江某大型硬岩洞室玄武岩的力学特性进行了试验测定，本文在前者测定参数的基础上利用其洞室围岩稳定研究报告对围岩材料参数进行了参数反演，最终确定数值模拟方案围岩参数如表6所列。此外，本数值模拟方案中最大主应力方向、洞室纵轴线与最大主应力方位夹角等设计参数均参照金沙江某大型硬岩洞室工程设置。
