随着我国基础设施建设的高速发展,隧洞工程不断朝着“多、长、大、深”的方向迈进,地应力逐渐增加的同时,隧址区域内地质条件差别也随之变大,使得围岩失稳破坏程度增大、破坏形式呈现多样化,大大提高了围岩变形破坏机制的复杂性和不可预见性。因此,高地应力条件下隧洞围岩稳定性相关问题的研究成为亟需解决的问题。目前对高地应力条件下隧洞围岩面临的关键问题,如围岩质量评价、陡倾层状岩体围岩稳定性分析、块状岩体围岩稳定性分析、围岩力学参数位移敏感性分析以及岩爆预测等方面进行的系统分析研究尚不成熟。正是基于上述问题,本文以新疆克州布伦口—公格尔水电站地下洞室为工程背景,采用新的研究思路,综合应用工程地质学、固体力学理论、非线性科学理论和数值计算方法等,开展高地应力条件下隧洞围岩质量评价和稳定性研究,论文的主要研究内容和研究成果概况如下:(1)提出基于非对称贴近度准则代替最大隶属度准则和最小鉴别信息原理组合权重代替单一权重的改进可拓理论进行围岩质量评价,并将其应用于布伦口—公格尔水电站地下洞室4个典型标段的围岩质量评价中,结果表明该方法可靠性较好。(2)建立陡倾层状围岩弯曲—滑移失稳力学模型,根据弹性板能量原理推导出层状围岩临界弯曲长度和安全系数公式,结合实际工程研究临界弯曲长度的影响因素。考虑到围岩参数不确定性,将模糊随机可靠度理论应用到安全系数公式当中,计算结果表明考虑参数的模糊随机性更具有良好的适用性。(3)建立等厚度层状岩质矩形板力学模型,计算岩质矩形板在静力荷载作用下的临界荷载公式和在纵向周期性荷载作用下的第一、第二动力不稳定区域,分析岩质矩形板是否发生静动力失稳。(4)将有限长迹线块体理论应用到关键块体滑落概率分析中,以三棱锥为例,根据结构面迹长概率分布理论将关键块体概率重新定义为绝对关键块体概率、相对关键块体概率和非关键块体概率,并利用绝对关键块体概率对常规关键块体滑动安全系数进行修正,在保证围岩安全条件下为合理降低围岩支护成本提供理论依据。(5)鉴于围岩力学参数的不确定性和空间变异性,结合室内试验和工程经验,拟合出包括密度在内的6个典型参数的概率分布模型,在3DEC离散元数值模拟的基础上提出基于围岩力学参数概率分布模型的灰关联位移敏感性分析方法,并将其应用于实际工程中,为围岩参数的主次选择提供理论指导。(6)将粗糙集理论和云模型相结合,建立基于FCM粗糙集理论计算权重和云模型计算综合确定度的岩爆非线性科学预测模型,并通过实例验证表明该预测模型与可拓理论预测结果和Russense判别结果较吻合,最后将该预测模型成功应用于布伦口—公格尔水电站地下洞室的岩爆评价中,为降低岩爆灾害损失造起到重要作用。