近年来,随着高速公路、铁路、城市地铁隧道的大量兴建,建设环境日益复杂,以往基于连续介质力学方法和均质体的地下工程设计计算方法,由于难于全面反映节理岩体的复杂力学性质,已难于满足工程建设要求。其中,支护结构计算中最重要、最基础的松动围岩压力计算方法无法全面考虑岩体中各类结构面分布特征与力学性质对地下洞室周围松动区形态和大小的影响,用于计算节理岩体中地下洞室松动围岩压力时会产生较大偏差。因此,针对节理岩体中的地下洞室,研究能够反映岩体实际特性的围岩变形破坏机制,发展更加合理的围岩松动压力计算方法已经成为一个亟待解决的问题。依托国家自然科学基金面上项目,本文开展了节理岩体中地下洞室松动特性与松动围岩压力计算方法的研究。主要针对上软下硬岩质地层中地下洞室,采用现场实测、数值模拟与理论研究相结合的研究方法,系统全面地对岩质地层中地下洞室开挖后,围岩松动机制、松动模式、塌方掉块机制、松动区定量评价、松动区影响因素的定性分析与定量分析、松动区范围、边界预测公式、围岩松动压力等进行了分析。在客观准确描述洞室开挖后岩层松动特性基础上,探讨了计算松动压力的计算方法。论文取得以下主要研究成果。(1)基于围岩亚级分级,采用正交试验设计原理结合离散单元法数值分析软件,建立了可考虑12个影响因素(埋深、跨度、高跨比、侧压力系数、洞室上部较软地层厚度、软硬地层物理力学参数、结构面产状等)包含4组独立节理的384个模型,通过分析总结提出了围岩松动、破坏过程的四个阶段,即裂隙扩展阶段、裂隙加速破坏阶段、裂隙的减速破坏阶段、松动破坏完成阶段,发现节理的滑移与开裂是围岩失稳的主要原因。(2)分析了洞室开挖后节理倾角对围岩破坏模式的影响,阐述了每种破坏模式的发生位置与发生机理,给出了合理的施工支护建议,并指出定量分析围岩塌方掉块区域的范围、边界等所存在的困难。(3)研究了节理张开、滑移对松动区的影响,提出了由节理滑移区域定量评价地下洞室围岩松动范围和大小的新方法,并统计得出地下洞室松动区形态的三种主要类型：开口型、闭口型和环型。通过对松动区形态与地下洞室埋深、地下洞室跨度、贯通倾斜节理倾角的关系的研究,得出闭口型松动区是开口型松动区和环型松动区的过渡形态的结论。(4)提出了以洞室松动区为环型松动区时对应的最小埋深为标准的岩质地层中洞室深、浅埋分界评价方法,并采用离散单元法数值分析软件对726个数值模型的计算分析,得出了Ⅳ级和V级围岩条件下跨度为5m-26m的地下洞室深、浅埋分界值。(5)应用数据包络分析理论,对开口型松动区和环型松动区的影响因素进行了定量分析,统计得出了每个因素的影响权重和大小排序,遴选取出了隧洞周围松动区的主要影响因素与次要影响因素。(6)分析了开口型松动区和环型松动区边界轮廓曲线函数形式,推导出6种组合地层条件下下开口型松动区和环形松动区边界曲线函数的经验预测公式,并定性分析了各主要影响因素对开口型松动区在地表的延伸长度和环型松动区松动高度的影响。(7)对经典的深埋和浅埋松动压力计算方法的计算原理、应用范围及局限性进行了分析与讨论,在不改变其计算原理的基础上,结合岩质地层中围岩松动区特性研究结论,对各经典方法进行了修正。(8)分地下洞室埋深大于上部较软地层厚度和地下洞室埋深小于上部较软地层厚度两种情况,基于应力传递原理和极限分析上限理论分别推导得出了上软下硬岩质地层中深埋和浅埋地下洞室围岩松动压力的理论计算公式。(9)通过实际工程算例,分析并讨论了各种围岩松动压力计算方法所得结果的差异性、合理性和适用性,提出将基于松动区边界的应力传递法作为节理岩体中地下洞室松动压力的推荐方法,。同时,在实际工程应用时,为保证计算结果的准确性,建议对于浅埋洞室,竖向压力可用本文提出的基于松动区边界的极限分析上限法计算校对,水平压力可用修正的谢家烋公式计算校对；对于深埋洞室,竖向压力可用本文提出的基于松动区边界的极限分析上限法计算校对。