地铁隧道在穿越断层破碎带时会面临极其复杂的工程地质条件,特别是在断层破碎带影响范围内,隧道开挖后对地层造成扰动,断层破碎带的存在会极大的影响地应力再平衡,对隧道围岩稳定性产生重大影响。论文针对地铁隧道穿越断层破碎带情况下隧道围岩稳定性,以弹塑性力学为理论指导,利用数值模拟手段,结合灰色关联方法,对地铁隧道穿越断层破碎带围岩稳定性进行分析,并从力学角度出发提出围岩稳定性评价指标,进一步研究断层破碎带对围岩稳定性的影响。主要研究工作和成果如下:(1)对隧道开挖引起围岩破坏的应力状态变化进行探讨,利用弹塑性理论分析开挖后围岩重分布应力特征,进一步对开挖后围岩应力应变分布规律进行分析,以此为基础分析得到开挖后围岩变形状态分区并确定围岩破坏范围,分析围岩破坏特征和判据。(2)在弹塑性理论分析基础上,运用灰色关联理论对影响隧道围岩变形的多个因素进行分析,主要考虑岩土体性质、隧道支护结构强度等因素的影响。首先确定灰色关联模型的因变量序列和自变量序列,借助迈达斯GTS NX岩土有限元软件计算和Matlab编程计算得到关联度,对隧道围岩稳定性影响因素进行定量化分析,计算结果表明支护结构强度对隧道围岩变形的影响性要大于岩土体性质。(3)利用FLAC3D软件对地铁隧道穿越断层破碎带进行建模计算,分析得到开挖后隧道围岩的应力应变规律和围岩破坏特征。同时,在前两部分工作的基础上,设置对照试验进行计算,对照组主要考虑不受断层破碎带影响情况和隧道开挖后围岩无支护情况,对比分析断层破碎带和支护作用对隧道围岩稳定性的影响。研究表明在沿隧道轴线方向上,隧道围岩应力应变分布在断层破碎带影响范围内变化较大,这一范围内围岩应力应变大于其他区域,围岩塑性变形发展程度更大,支护作用的存在对围岩稳定性有重要影响。(4)以前面三部分的研究为基础,从弹塑性力学分析出发,提出了隧道围岩稳定性评价指标,对穿越断层破碎带地铁隧道围岩稳定性进行评价。主要通过数值模拟的手段,对考虑断层破碎带的特殊地质条件和施工因素中支护结构作用的情况,进行基于围岩破坏力学机理的隧道围岩稳定性评价指标计算和分析,分析表明评价指标可以有效地评价开挖后隧道围岩的稳定性并评估断层破碎带的影响和支护作用的效果。