近年来,我国隧道工程建设的规模不断扩大、数量不断增加。而与此同时,隧道工程建设过程中,面临的工程地质条件也愈发复杂多变。针对此类问题,现有的理论与技术手段仍有许多不完善的地方。在隧道工程建设中,节理岩体是一种常见的地质条件,岩体介质的变形表现出非连续、大变形的特点,为工程安全带来诸多隐患。因此,隧道工程中,节理发育的岩体的变形预测应当引起足够的重视。针对工程岩体这一非连续介质,非连续变形分析(DDA)理论提供了独特的分析方法和手段,该方法充分考虑了岩体的复杂性,并且具有广阔的应用前景。本文在前人研究成果的基础之上,开展了非连续变形分析方法的应用研究。(1)总结了节理裂隙的参数的表征方法,系统地梳理了DDA方法的基本理论以及DDA原始程序。总结了Barton提出的确定岩体节理的力学参数的方法,以及该方法的使用时的细节。对于岩体节理的几何参数,节理的迹长、间距大致服从负指数分布,节理的倾角和倾向大致服从正态分布或对数正态分布,同时对利用计算机生成符合相应分布函数的随机变量进行了阐述。对于经典的非连续变形分析方法,论述了描述块体变形的位移参数、位移模式以及块体之间的相互接触形式,对块体系统的总体平衡方程以及推导的细节进行了阐述。对于原始DDA程序中的不足之处进行了探讨和总结,对原始DDA程序在前处理部分、计算求解部分、后处理部分的缺点展开了详细的论述。(2)在剖析了非连续变形分析方法基本理论及DDA源程序的基础上,分析了非连续变形分析方法在程序实现中涉及到的一些关键算法,并提出对应的解决方法。非连续变形分析方法的程序涉及多种关键算法,包括矢量计算、几何分析以及矩阵相关算法等。矢量法将实际的节理线、块体等抽象化成计算机中的数据,矢量计算通过矢量间运算实现对实体的处理。几何分析涉及节理线段的位置关系、节理线“切割”寻找回路、多边形块体的几何属性、点与块体的位置关系等内容。矩阵相关算法中主要是矩阵的三角分解方法,以及超松弛迭代法的基本原理和实现步骤等。(3)针对DDA原始程序的不足之处,对DDA原始程序进行局部修改,弥补原始DDA程序在建模、计算求解以及后处理方面的不足。对于DDA原始程序在前处理方面的不足,本文编制了输入文件转换表格及程序,同时改进了节理参数随机度方面的一些问题。在隧道开挖的建模中,考虑初期支护的作用,改进了材料设置程序。在计算求解程序中,加入了阻尼并形成了新的总体平衡方程。在后处理部分中,改进了后处理原始程序,对计算结果进行更多的信息挖掘,增加了更多用于展示的内容。(4)基于改进非连续变形分析方法,对实际隧道工程进行了稳定性分析,与实测数据进行了对比。进行了数值实验以探究节理对隧道开挖过程中围岩的影响。改变节理的倾角和摩擦角参数,对隧道开挖进行模拟,对比分析了节理倾角和摩擦角变化时洞室、围岩的变形和应力情况,节理倾角的改变影响了隧道洞室发生变形的部位以及围岩破坏的形式,节理摩擦角的改变影响了块体位移的大小和发展趋势。