随着科学技术的进步和建设事业的发展，大型工业企业和市政设施的地下工程系统日益增多，在水利电力、交通运输、矿山开采以及军事工程中修建了大量的、规模巨大的地下洞室。因此，地下洞室围岩的稳定性研究便成为岩土力学理论界和工程界所关注的焦点。时至今日，国内外学者对地下洞室围岩的破坏形态和机理已经有很深入的研究，但是由于自然界岩体结构的复杂性和多样性，使得人们对地下洞室围岩稳定的认识遇到了很大的障碍。因此，对地下洞室围岩稳定性评估和对围岩的破坏形态、破坏机理的深入研究具有重要的理论意义和工程意义。 传统的地下洞室及其它岩土工程的设计、开挖和施工大多是根据经验来进行的。当开挖活动在埋藏深度不大或小规模范围内进行的时候，经验类比的方法往往是有效的，但随着开挖规模的不断扩大，特别是大型地下矿山、大型地下厂房、大断面地下隧道的地下洞室的出现，经验类比法己越来越不能满足需要。而理论解析的方法只能适用于那些边界条件较为简单及介质特性不甚复杂的问题。 20世纪50年代以来，随着计算机的应用和有限元、边界元、离散元等各种数值分析方法的不断发展，使得对大型地下洞室围岩稳定分析设计可以采用数值方法求解。其中，有限元法作为一种广泛使用的数值方法，其计算的准确性和精确度不容质疑。基于强度折减原理的有限元数值分析方法在边坡稳定性分析的研究有很大的进展，国内外许多专家总结出很多颇具价值的强度折减法的实际应用经验，为岩土工程问题研究开辟了新的路径。有限元强度折减法有许多相比其他方法独特的优点，其中最重要的则是该方法可自动获得破坏滑动面。随着计算机技术的快速发展，可计算的有限元单元数越来越多，很多试验室问题或者大型岩土工程问题都可通过数值模拟得到更加准确详细的分析，应用到实际工程的机会也会越来越多。因此，充分合理地发展和利用有限元数值分析方法，对更好地研究、设计、维护和加固岩土工程，有非常重要的意义。 本文在三维岩石破裂过程分析(RFPA3D)方法基础上引入强度折减技术，建立RFPA三维岩土工程稳定性强度折减分析方法，并且将该方法应用范围扩展到研究地下洞室围岩稳定性分析。RFPA三维强度折减法以有限元方法作为应力分析工具，不仅满足静力平衡、应变相容，且充分考虑材料的细观非均匀特性，并秉承RFPA方法的破坏过程分析优势，能够反映岩土结构随强度劣化而呈现出渐进破坏诱致失稳的演化过程。RFPA三维强度折减法能够适应复杂的地质地貌的地下洞室稳定性分析；同时以单元的破坏次数统计作为洞室的失稳判据，不仅可直观地得到围岩的滑移破坏面，还可求得安全系数，为地下洞室的稳定性研究提供一种新的便捷、有效方法。特别是RFPA三维强度折减法的稳定性分析结果对于理解地下洞室的破坏形成机制具有重要意义，更有利于从洞室围岩失稳的源头入手指导地下洞室防护设计。从分析与观察的情况看，地下洞室的失稳既可能是由于剪切破坏，也可能是由于张拉破坏引起，因而地下洞室稳定安全系数也相应有受剪破坏的安全系数与受拉破坏的安全系数，以及拉剪综合安全系数。不管哪一种破坏的安全系数，又可以分为两种情况：一种是引起地下洞室围岩整体失稳破坏所计算的安全系数称为整体安全系数；另外一种是引起洞室围岩局部失稳破坏，一般发生在洞室周围以及其它节理裂隙等薄弱岩体中，其相应的安全系数称为局部安全系数。RFPA三维强度折减法通过调整其参数既可以模拟计算出受剪破坏安全系数，又可以计算出受拉破坏安全系数，以及既有剪破坏又有拉破坏的真实环境下的拉剪综合安全系数。 本文首先研究了地下洞室围岩的破坏机理，透彻的分析了影响洞室稳定性的各种因素，定义出洞室围岩失稳破坏的几种形式，总结出洞室围岩稳定的力学分析方法。 其次，本文论述了RFPA三维强度折减法对失稳破坏的判断方法，以及讨论了不同的失稳准则、屈服准则，并且提出了新的失稳评判方法，同时比较了RFPA三维强度折减法同传统的极限分析方法的精度差异，详细的讨论了不同的物理力学参数对计算精度的影响。针对地下洞室结构特点，提出洞室的局部安全系数和整体安全系数概念，并分析两者的相互关系。 最后，通过对八字岭隧道工程应用的实例详细分析以及其他工程的研究总结，提出了地下洞室围岩稳定性分析及安全性评价的综合思路框架。