图5 岩石强度应力比对40～70 m高度硬岩洞室拱顶塑性区深度影响的敏感度曲线
(1)组1(UCS干燥=110 MPa)、组2(σ1=22 MPa)条件下，随着岩石强度应力比减小，各个高度的硬岩洞室拱顶测点变形、塑性区深度的变化趋势均与不同跨度条件下的规律相似，即岩石强度应力比对硬岩洞室围岩稳定性影响的敏感度呈非线性增长。
(2)40～70 m高度硬岩洞室中岩石强度应力比对硬岩洞室围岩稳定性影响的敏感度也可分为基本不变、缓变、陡变三个阶段，且随着硬岩洞室高度增大，敏感度曲线三阶段的界限值有所增加。
4 岩石强度应力比对围岩稳定性影响的综合评价4.1 不同跨度、高度条件下岩石强度应力比对围岩稳定性影响的综合评价
表7给出了在18～50 m跨度硬岩洞室中岩石强度应力比对围岩稳定性影响的敏感度曲线基本不变、缓变、陡变三个阶段的界限值，即洞室变形、塑性区深度随不同岩石强度应比变化的三个阶段的界限值，结合图2、图3不同岩石强度应力比下18～50 m跨度硬岩洞室拱顶测点变形、塑性区深度的计算结果可知：
(1)在18～50 m跨度硬岩洞室中，岩石强度应力比对围岩稳定性影响的敏感度曲线可分为基本不变、缓变、陡变三个阶段，综合评价可得基本不变阶段与缓变阶段的界限值为7.4～7.8,缓变阶段与陡变阶段的界限值为4.3～4.8;不同洞室跨度、高度下，岩石强度应力比对围岩稳定性影响的敏感度曲线三阶段的界限值并不相同，且随着硬岩洞室跨度、高度增大，敏感度曲线三阶段的界限值有所增加。
(2)当岩石强度应力比大于7.4～7.8,即岩石强度应力比对围岩稳定性影响的敏感度处于基本不变阶段时，对35～50 m跨度硬岩地下洞室进行工程类比法设计，18～35 m跨度已建或在建硬岩洞室具有较高的参考价值。
(3)结合图6可知，34例已建或在建的大跨度硬岩洞室的岩石强度应力比均处于敏感度曲线基本不变或缓变阶段，敏感度曲线的三阶段划分与工程实践吻合度较高，能较好地评价硬岩洞室设计的可行性，表明本文关于岩石强度应力比对围岩稳定性影响的敏感度曲线三阶段的划分及其界限值的确定具有较高的合理性。
图6 基于岩石强度应力比对围岩稳定性影响的部分 大跨度硬岩洞室统计分析
4.2 基于工程类比法的35～50 m跨度硬岩洞室围岩稳定性影响的综合评价
基于工程类比法以18～50 m跨度硬岩洞室拱顶测点变形、塑性区深度的计算结果为对象，分析不同跨度洞室的变形、塑性区深度达到金沙江某硬岩洞室同等值时岩石强度应力比如图7所示，由图7可知：
图7 不同跨度硬岩洞室变形、塑性区深度达到金沙江某 硬岩洞室同等值时岩石强度应力比取值
(1)跨度为38 m、42 m、46 m、50 m的硬岩洞室的拱顶测点变形、塑性区深度达到金沙江某硬岩洞室同等值时的岩石强度应力比最大值分别为5.2、5.4、5.5、5.7。由于较大的岩石强度应力更有利于围岩稳定，且当岩石强度应力比大于5.0～5.7时，岩石强度应力比对围岩稳定性影响的敏感度处于基本不变或缓变阶段，因此在工程类比时，跨度大于35 m的硬岩洞室在岩石强度应力比大于5.0～5.7条件下，洞室围岩变形与塑性区深度与金沙江某硬岩洞室基本一致，可在一定支护措施下获得较好的围岩稳定性。
(2)随着硬岩洞室跨度增大，洞室的拱顶测点变形、塑性区深度达到金沙江某硬岩洞室同等值时的岩石强度应力比逐渐增大，表明与岩石强度应力比处于基本不变或缓变阶段的已建或在建18～35 m跨度硬岩洞室相比，跨度大于35 m的硬岩洞室在同等岩石强度应力比下的围岩稳定性更差，因此可降低洞室高度为跨度大于35 m的硬岩洞室提供更加合理的尺寸设计。
5 结 论水电工程大型地下洞室所面临的工程难题主要为断面大，洞室尺寸效应突出；边墙高，开挖方案影响围岩稳定性；地质环境条件复杂，地应力量级大，岩体结构复杂；洞群密集交错，相互影响等。本文分析了国内34个典型大跨度硬岩地下洞室的工程资料，对不同岩石强度应力比下不同跨度、高度硬岩洞室的开挖进行了数值模拟，对35～50 m跨度硬岩洞室的围岩稳定性评价进行了拓展研究，结果如下：
(1)岩石强度应力比对围岩稳定性影响的敏感度曲线可分为基本不变、缓变、陡变三个阶段，基本不变阶段与缓变阶段的界限值为7.4～7.8,缓变阶段与陡变阶段的界限值为4.3～4.8,随着硬岩洞室跨度、高度的增大，敏感度曲线界限值有所增加。该结论可为以工程类比法设计的大跨度硬岩洞室就如何选择更为合适的类比工程提供理论依据。
(2)34例已建或在建的大跨度硬岩洞室的岩石强度应力比均处于敏感度曲线的基本不变或缓变阶段，敏感度曲线的三阶段划分与工程实践吻合度较高，能较好地反映硬岩洞室设计的可行性，为不同岩石强度应力比下的地下工程围岩稳定性研究和设计改进提供参考。
(3)跨度为38 m、42 m、46 m、50 m的硬岩洞室的拱顶测点变形、塑性区深度达到金沙江某硬岩洞室同等值时的岩石强度应力比最大值分别为5.2、5.4、5.5、5.7;在工程类比时，跨度大于35 m的硬岩洞室在岩石强度应力比大于5.0～5.7条件下，洞室围岩变形与塑性区深度与金沙江某硬岩洞室基本一致，可在一定支护措施下获得较好的围岩稳定性。
水利水电技术（中英文）
水利部《水利水电技术（中英文）》杂志是中国水利水电行业的综合性技术期刊（月刊），为全国中文核心期刊，面向国内外公开发行。本刊以介绍我国水资源的开发、利用、治理、配置、节约和保护，以及水利水电工程的勘测、设计、施工、运行管理和科学研究等方面的技术经验为主，同时也报道国外的先进技术。期刊主要栏目有:水文水资源、水工建筑、工程施工、工程基础、水力学、机电技术、泥沙研究、水环境与水生态、运行管理、试验研究、工程地质、金属结构、水利经济、水利规划、防汛抗旱、建设管理、新能源、城市水利、农村水利、水土保持、水库移民、水利现代化、国际水利等。
