层理白云岩是一种典型沉积岩,在湘、鄂、粤、滇、黔、川、渝、桂等地分布广泛,极大地影响着这些地区岩土工程的施工及地下工程的修建,其物理力学性质及对工程的影响亟待探明。因此,有必要从理论、试验及数值仿真等角度来研究层理白云岩的物理、力学特性,获取层理影响下白云岩的形变、强度特征及破坏规律。伴随交通强国战略的实施,在云贵地区研究白云岩层理与隧洞成不同交角围岩稳定性,具有可观应用价值。论文选题来源于国家自然科学基金“层理主控的白云岩隧洞围岩稳定性分析及支护对策研究”(51608141)的子课题之一,依托昭泸高速公路TJ1-2标(云南省昭通市镇雄县境内)隧道工程,以弹性复变理论、单轴压缩试验、三轴抗压试验和数值仿真计算等为研究手段,对白云岩层理与隧洞成不同交角围岩稳定性展开研究。主要工作内容如下:(1)基于白云岩的单轴压缩试验,无层理白云岩破坏模式为剪切破坏与张拉破坏并存,但以张拉破坏为主,层理白云岩破坏模式有张拉破坏(0°、15°层理)、剪切破坏(30°、45°及60°层理)、张拉破坏与剪切破坏并存(75°层理)及以张拉破坏为主(90°层理);(2)基于白云岩的三轴抗压试验,发现围压对岩体的破坏模式影响显著,围压由3MPa增至30MPa,经历劈裂破坏、劈裂-剪切破坏、剪切破坏三种形式;(3)通过对依托工程施工方案开展数值仿真计算,发现:无层理时,在拱顶以及两侧拱脚的水平应力较大,而两侧拱腰处竖向应力较大,建议现场施工时做好临时支护以保障围岩稳定;有层理时,开挖卸荷初期围岩位移与应力受层理影响显著,偏压效应随层理角度增加而越来越明显,但当层理角度为45°时,锚杆有最小轴向应力;(4)基于岩梁理论,将水平层理与矩形或马蹄形隧洞间岩体分别简化为常截面梁、变截面梁,构建了水平层理隧洞拱部围岩位移的理论计算模型,并将计算结果与数值结果进行了对比分析,二者较为吻合,验证了理论模型的适用与准确性;(5)基于复变函数理论及当层法理论,构建了处于两层不同岩体中的深埋矩形隧洞围岩应力解析模型,推导了计算围岩应力的解析函数Φ(ζ)和Ψ(ζ),分析了侧压力系数、高宽比等因素对围岩应力及压力拱的影响。