摘要：地下工程开挖过程中，在洞室围岩中会产生拉压交替变化区，当地应力过大时，会产生分区破裂化现象。为了解释洞室围岩拉压交替变化和分区破裂化现象，根据隧道开挖卸荷这一动力学特征，建立隧道开挖过程的动态分析力学模型和计算模式，由此导出由开挖卸荷引起的扰动应力、扰动应变和扰动位移满足的平衡方程、物理方程、几何方程和边界条件。根据实际的位移约束条件，假设位移试函数，利用Hamilton时域变分原理，考虑时域变分条件和约束变分条件导出围岩体的积分-变分方程组，建立该方程组的模态矩阵。在给定开挖卸荷路径和零初始条件下采用Duhamel积分，得到离散振动方程组的稳态响应。通过矩阵变换，得到隧道围岩体扰动应力、应变和位移的解答函数式。算例分析表明，所给出的理论和方法能正确地反应出隧道开挖引起围岩内的动态过程，并能有效地对开挖引起的围岩的破坏形态进行评价。

关键词：隧道工程 深部岩体 动力问题 时域变分原理 分区破裂化现象 

单位：山东大学土建与水利学院 山东济南250061 解放军理工大学 江苏南京210007