近年来对地下空间的利用越来越广泛,大量的城市地铁、公路隧道和水利水电工程在修建过程中,都暴露出岩体在开挖过程中的卸载松弛和变形控制困难的问题。为了解决这一难题首先需要探索解决岩体的开挖卸荷效应,因此岩体的卸荷力学效应及变形机理研究成为目前岩石力学研究与工程应用的热点领域。本文以圆形隧道为例,针对隧道围岩的卸荷力学效应和变形机理进行研究。利用弹性动力学理论建立隧道围岩的卸荷力学效应模型,基于拉普拉斯变换和留数定理对卸荷力学效应模型进行求解,得出隧道围岩卸荷后围岩的应力和位移的解析表达式。以锦屏Ⅱ级水电站3号隧道为实例,运用隧道围岩的卸荷力学效应模型进行计算分析,得出圆形隧道在开挖卸荷时隧道围岩的卸荷力学效应及变形机理。具体结果如下:①通过模型求解出围岩卸荷后的应力,再基于格里菲斯强度准则,计算出隧道围岩卸荷引起的围岩的损伤范围,并以此来证明模型的正确性。②隧道围岩的卸荷时间以隧道爆破开挖时的爆破时间来确定,通过模型计算出隧道洞壁的最大位移量为11.448mm,这与实际工程中的监测数据(一般不超过10mm)相近;③对实例进行静态卸荷和动态卸荷对比分析,通过计算得出动态卸荷模型的结果与实际工程更为相符;④通过对圆形隧道围岩的卸荷力学效应研究得出以下结论:1)隧道围岩不同径向深度处质点应力状态对围岩卸荷的响应程度不同;2)卸荷速率的快慢对径向应力的影响较大,而对切向应力的影响相对较小;当卸荷速率越快时,初始地应力卸荷对围岩的损伤范围有扩大的趋势;当卸荷速率慢时,初始地应力卸荷对围岩的损伤范围影响不大;⑤通过对圆形隧道围岩的变形机理研究,得出因隧道围岩卸荷而引起的围岩性质改变的综合区(将综合区视为一种新的岩体)范围,并通过反演计算出在综合区内,岩体的综合变形模量、综合泊松比及其变化规律;⑥运用有限元软件模拟岩体的卸荷,计算反演出综合区内岩体的综合变形模量和综合泊松比,并与理论结果进行对比分析,修正理论结果;