运用卸荷反向加载等效力学原理，采用分步计算模拟技术，可以使模型较为真实地反映实际岩体钻孔卸荷的工程实际，从而使数值仿真的结果可更好地与实际岩体卸荷时展现出来的卸荷岩体力学特性相符，如图3.37所示。
在钻孔卸荷的模拟过程中，分别考虑岩体力学参数（即凝聚力、内摩擦角、弹性模量和泊松比）在卸荷区的变化。模拟时根据每次卸荷时的应力和应变变化量，将这些变化值代入式（3.10）～式（3.13），即可求得在卸荷区相应的岩体力学参数的变化值。将这些值取平均值后，建立岩体力学参数随卸荷量的变化规律的函数。
图3.37 数值分析等效模型
（1）内摩擦角变化规律
随着钻孔卸荷的不断推进，卸荷量随之增加，各卸荷区的内摩擦角值逐渐减小，见图3.38。表明在钻孔卸荷过程当中岩体原有结构面不断扩展，裂隙不断张开，使得岩体质量不断降低。内摩擦角随卸荷量变化曲线说明内摩擦角变化趋势由急到缓，在约相当于原始内摩擦角大小的55％时，内摩擦角保持不变，此时数值模拟的计算不收敛。
图3.38 内摩擦角随卸荷量的劣化曲线
（2）凝聚力变化规律
对于凝聚力，随着钻孔卸荷量的逐渐增大，各卸荷区的凝聚力值逐渐减小，见图3.39。这表明在开挖过程中，初始地应力不断地释放，导致了应力重新分布，从而在岩体中产生了次生破坏与损伤，岩体的凝聚力不断减小，岩体质量随之而劣化。最终岩体凝聚力将为初始值的50％左右时，计算不收敛，此时凝聚力不再发生变化。凝聚力曲线略微上凸，其总的变化趋势为缓—急—缓。
图3.39 凝聚力随卸荷量的劣化曲线
（3）弹性模量变化规律
由图3.40可知，随着钻孔卸荷量的逐渐增大，各卸荷区的弹性模量逐渐减小，岩体质量逐渐降低。在卸荷至第6步时，计算不收敛，表明弹性模量在此不再发生变化，此时的弹性模量相当于原始值的50％左右。弹性模量总的变化曲线同凝聚力变化相似，为略微上凸形。
图3.40 弹性模量随卸荷量的劣化曲线
（4）泊松比变化规律(www.xing528.com)
由图3.41可知，随着钻孔卸荷量的逐渐增大，各卸荷区的泊松比逐渐增大，岩体质量逐渐降低，岩体在横向的变形量增加，表明岩体受到力学作用后，将产生较大的横向变形，更加易于产生拉伸破坏。从总的变化趋势来看，泊松比曲线的斜率变化不大，说明泊松比变化较为均匀。当泊松比增大至原始值的1.15倍左右时，不再发生变化，此时计算不收敛。
图3.41 泊松比随卸荷量的劣化曲线
（5）岩体劣化参数规律
对4个卸荷区相应的岩体力学参数求均值后，利用MATLAB软件对卸荷量的百分比和相应的岩体力学参数进行非线性数据拟合，求取岩体卸荷后的劣化力学参数变化规律。拟合效果见图3.42，非线性拟合函数关系式见式（3.14）～式（3.17）。
卸荷量和内摩擦角拟合函数：
卸荷量和凝聚力拟合函数：
卸荷量和弹性模量拟合函数：
卸荷量和泊松比拟合函数：
式中，ηφ、ηc、ηE、ημ分别为内摩擦角、凝聚力、弹性模量和泊松比相当于初始值的比值；α为卸荷量变化的比值。
以卸荷量和岩体力学劣化参数变化的比值进行函数的拟合，拟合的均方差均在0.99以上，表明拟合函数值与数值计算结果值的误差较小，可以在后续的工程计算中直接应用。将模拟计算的卸荷量变化值代入数值模拟模型中，即可方便地得到实际工程中各步开挖后的岩体力学参数，从而实现基于动态岩体力学参数的开挖卸荷分析。
图3.42 岩体力学劣化参数随卸荷量的函数拟合曲线
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