問(wèn)：隧道設計計算理論的發(fā)展歷程是什么？

　　答案：隧道支護結構理論的一個(gè)重要問(wèn)題是如何確定作用在隧道結構上的荷載以及如何考慮圍巖的承載能力。從這方面講，隧道支護結構計算理論的發(fā)展大概可分為3個(gè)階段：

　�。�1）剛性結構階段：19世紀的地下建筑物大都是以磚石材料砌筑的拱形圬工結構，這類(lèi)建筑材料的抗拉強度很低，且結構物中存在有較多的接觸縫，容易產(chǎn)生斷裂。為了維護結構的穩定，當時(shí)的地下結構截面都擬定得很大，結構受力后產(chǎn)生的彈性變形較小，因而最先出現的理論是將地下結構視為剛性結構的壓力線(xiàn)理論。

　　壓力線(xiàn)理論認為，地下結構是由一些剛性塊組成的拱形結構，所受的主動(dòng)荷載是地層壓力，當地下結構處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，它是由絕對剛體組成的三鉸拱靜定體系，鉸的位置分別假設在墻底和拱頂，其內力可按靜力學(xué)原理進(jìn)行計算。這種計算理論認為，作用在支護結構上的壓力是其上覆巖層的重力，沒(méi)有考慮圍巖自身的承載能力。

　�。�2）彈性結構階段：19世紀后期，混凝土和鋼筋混凝土材料陸續出現，并用于建造地下結構，使地下結構具有較好的整體性。從這時(shí)起，地下結構開(kāi)始按彈性連續拱形框架用超靜定結構力學(xué)方法計算結構內力。作用在結構上的荷載是主動(dòng)的地層壓力，并考慮了地層對結構產(chǎn)生的彈性反力的約束作用。這類(lèi)壓力理論認為，當地下結構埋置深度較大時(shí)，作用在結構上的壓力不是上覆巖層的重力，而只是圍巖坍落體積內松動(dòng)巖體的重力－松動(dòng)壓力。

　　對于圍巖自身承載能力的認識又分為兩個(gè)階段：①假定彈性反力階段：這種理論假定了彈性反力的形狀，以此來(lái)計算結構內力。②彈性地基梁階段：將隧道邊墻視為支承在側面和基底地層上的雙向彈性地基梁，即可計算在主動(dòng)荷載作用下拱圈和邊墻的內力。

　�。�3）連續介質(zhì)階段：由于人們認識到地下結構與地層是一個(gè)受力整體，20世紀中期以來(lái)，隨著(zhù)巖體力學(xué)開(kāi)始形成一門(mén)獨立的學(xué)科，用連續介質(zhì)力學(xué)理論計算地下結構內力的方法也逐漸發(fā)展起來(lái)。

　　這種計算方法以巖體力學(xué)原理為基礎，認為坑道開(kāi)挖后向洞室內變形而釋放的圍巖壓力將由支護結構與圍巖組成的地下結構體系共同承受。一方面圍巖本身由于支護結構提供了一定的支護阻力，從而引起它的應力調整，達到新的平衡；另一方面，由于支護結構阻止圍巖變形，它必然要受到圍巖給予的反作用力而發(fā)生變形。