岩土工程数值模拟计算中,一般采用基于连续介质的理论进行计算,即把岩土体看成是连续的。然而,自然中的岩体往往为众多的节理或结构面所切割,在某些情况下,岩体不能视为连续介质,特别是开挖区附近的破碎岩体,具有明显的不连续性,很难用传统处理连续介质的方法如有限元或边界元法来处理。而离散元法正是充分考虑到岩体结构的不连续性,适用于解决节理岩石力学问题。单层衬砌是一个力学概念的反映,即不设隔离层衬砌的总称,其力学动态是一体的。在隧道支护技术的发展中,单层衬砌出现较晚,是一种新型的支护形式,虽然较技术较成熟的复合衬砌而言有整体性好、减小开挖量和衬砌圬工量、节约工程造价等优点,但是单层衬砌支护结构的应用目前还存在很多问题和不明确因素,如适用范围、力学性能、关键技术等,其工程应用还是很有限。本文仅从力学方面用离散元软件UDEC分析了洞室围岩的单层衬砌支护特性。分别研究了应力释放率、节理间距、节理倾向和洞室埋深对单层衬砌支护效果的影响,并得到了如下主要结论：(1)对于破碎岩体,较大的应力释放率更容易造成洞室的失稳,洞室开挖后应及时施加衬砌,且随着应力释放率的增大支护结构的受力逐渐从拱顶向两帮传递；(2)随着节理间距的增大,岩体的力学性能趋于增大,有利于围岩的自承载,但存在敏感节理间距影响范围,当节理间距过大或者过小时,对单层衬砌结构的受力影响不大；(3)节理倾角对围岩的受力特性具有明显的影响,90°倾向节理组更容易引起拱顶冒落和片帮底鼓；(4)对于Ⅳ、V类松散岩体,洞室埋深超过120米小于60米(H≥120 m或H≤60m)时,围岩应力释放较小,支护效果较好；埋深在120米和60米之间(60 m<H<120 m)时,应力释放较大后施加支护的效果较好。最后,对工程实例-合武铁路大别山隧道二号斜井X2DK0+110-X2DK0+130段进行单层衬砌结构的数值模拟,从力学机理方面验证了单层衬砌结构在此工程实例上的可行性。本文属于探索性研究,其成果的正确与否有待评定,希望得出的结论能有一定的工程参考价值。