摘要：假定衬砌与围岩为光滑接触，在满足隧洞净空尺寸和衬砌厚度的前提下，以使衬砌内边界上的切向应力最小为优化准则，寻求最优的支护断面形状。寻优过程是解决一类几何反问题的过程，相应的正问题运用平面弹性复变函数中的保角变换方法进行求解。寻优时，衬砌内边界的切向应力即为优化的目标函数，映射函数系数为设计变量。运用混合罚函数优化方法寻找目标函数的极小值，可以获得能满足给定约束条件的最优支护断面形状。优化后的衬砌断面形状可以最大限度地改善隧洞衬砌的应力状态，保证衬砌内边界获得最小的应力集中。

关键词：隧道工程 衬砌断面优化 保角变换 应力集中 混合罚函数法 

单位：华北电力大学水电与岩土工程研究所 北京102206