喷锚支护结构的稳定和安全性,是一个极其复杂的问题。复杂的地质条件,以及技术、时间、经济等各个因素的影响和限制,使得获取的定量信息非常有限,由此所提出的支护措施、具体的施工方法,难以定量预定。目前,关于喷锚支护的理论还不尽完善,没有一种理论模式可以客观全面的描述各种围岩条件下,对应的支护系统与之相互作用关系。　　 目前,国内外隧道的喷锚支护结构设计基本上还是以经验为主,由于无法给隧道围岩的稳定性一个定量的评价,而只能给出一个定性的评判标准,因而使得设计无所遵循。近些年来,有限元法广泛应用于隧道的喷锚支护结构安全性评价中,但是由于缺乏适当的稳定性评判标准,传统有限元法仅根据应力应变、位移及塑性区来评判隧道的稳定性,带有很强的主观因素,并且无法给出隧道的安全系数。因此,如何对隧道的喷锚支护结构进行安全度评价,以及给出一个科学合理的设计计算方法,不仅完善了隧道喷锚支护的设计理论,同时对其安全度评价具有重要的意义。　　 有限元强度折减法已经在边坡工程的稳定性分析中作了大量的研究,近几年来,也有不少学者逐渐将有限元强度折减法应用于隧道及地下工程进行尝试。随着围岩参数的不断折减,有限元强度折减法可以得出隧道的破坏过程,最终求得隧道的极限破坏状态。隧道破坏时所采用的折减系数即可作为安全系数对隧道的稳定性进行评价。同时,其具有有限元法所具有的一切优点,可以感性认识隧道的破坏机理。但是,目前关于隧道的有限元强度折减法评价的研究只是初步的,还有诸多问题需要解决。　　 为此,本文从对有限元及强度折减法的基本原理出发,研究隧道初支体系的破坏过程及机理,对比不同工况下隧道破坏的特征,研究了基于强度折减法的隧道初支体系的安全性评价方法,最后将其运用于西气东输东江水下隧道工程,给出其喷锚支护结构的安全度评价。得到以下几点认识:　　 (1)有限元强度折减法作为评价岩土工程稳定性的一种有效方法,大部分都是围绕着边坡展开工作的,只有极少数在隧道工程上进行了尝试。本文也只是作了初步探讨,对于有限元强度折减法的合理的强度折减对象、支护措施和材料的更加合理的简化方法及本构模型等,有待更多的学者对其进行研究。　　 (2)隧道工程出现破坏时,塑性区会出现贯通,但塑性区贯通并不一定导致岩土工程的破坏。采用塑性区贯通判据所计算得出的隧道安全系数应该是偏小的。隧道围岩发生破坏的实际情况是某一部位会发生无限移动,根据这一特点,位移突变与计算不收敛是相符的。因此,采用计算不收敛作为隧道失稳的判据是比较符合实际的选择。　　 (3)通过应用有限元强度折减法对东江水下隧道直墙拱形隧道初支体系破坏机理进行研究(自重应力为主),发现隧道的最大剪应力最先发生在应力较集中的脚部直角部位,同时在其附近的底板及边墙首先产生塑性区;随着折减系数的不断增大,塑性区沿边墙向上发展,至拱肩,然后到拱顶,直至塑性区完全贯通隧道周边,隧道发生破坏;同时,围岩受拉应力屈服区域主要分布于洞壁附近,而受剪应力屈服区域相较受拉应力屈服区域,范围则要大的多;随着折减系数的增大,隧道变形位移值不断增大,支护体系的屈服单元也不断增加。　　 (4)隧道的形状对隧道的稳定存在影响,但幅度不是很大。隧道断面设计时应尽量使形状光滑,避免出现较大的应力集中;开挖空间的大小对隧道的稳定性存在较大影响,开挖空间越大,安全系数越小;跨度增大,对隧道稳定不利。同时,这也与开挖空间的大小对隧道稳定性的影响结论相符;在只考虑围岩自重应力的情况下,隧道埋深越浅,安全系数系数越大,这是由于埋深浅时上覆荷载减小,对隧道压力减轻的缘故。　　 (5)将有限元强度折减法应用于“西气东输”东江水下隧道,通过与监控量测数据对比可以看出,隧道最终总体变形量均为毫米量级,二者相差最大为0.3mm,其数据基本一致,说明有限元模拟结果与隧道实际情况相符。由此可以说明,本文采用有限元强度折减法对东江水下隧道的数值模拟是可信的,可以把数值模拟结果作为对东江水下隧道支护体系的安全性评价。