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鉴于二维破坏机制无法真实反映实际工程中浅埋硐室顶部围岩的三维破坏特征,将二维破坏机制扩展到三维空间中,构建了一种新的浅埋硐室顶部围岩三维破坏机制。通过计算三维破坏机制中的内能耗散功率和外力功率,得到了包含速度间断面方程的目标函数。利用变分法,对该目标函数求极值,得出了浅埋硐室顶部围岩塌落体曲面方程的上限解。在此基础上,绘制了塌落体的三维图像,并分析了塌落体随单一影响参数变化而变化的规律。研究结果表明：当地表荷载较大且支护力较小时,隧道顶部围岩的潜在塌落范围较大,不利于维持浅埋硐室的稳定性。