隧道开挖过程围岩变形规律中时空效应明显，隧道动态开挖过程加之岩体流变特征双重耦合作用对围岩及隧道结构稳定性影响巨大。隧道开挖方式与施工工法密切相关，大断面隧道往往由于巨大的断面面积多选择分块开挖，这导致开挖步骤较为复杂。分块开挖-支护会对围岩体造成反复扰动，对围岩体的反复加卸载荷过程直接影响围岩及衬砌结构的稳定性。同时大断面隧道乃至超大断面隧道由于跨度较大，分块开挖情况较多，围岩在施工过程及支护后期会产生持续性变形，因此本文依托莲塘隧道超大断面段特殊施工工法，考虑围岩时变效应，采用粘弹塑本构模型对隧道施工全过程进行数值模拟，对隧道动态开挖过程中围岩变形规律及衬砌支护后应力重分布规律进行对比研究，同时对衔接处扩挖方式及小净距台阶进尺进行优化分析，并与量测结果互相印证其可靠性，主要研究内容及结论如下：
　　①调查总结了国内外大断面隧道施工现状、隧道工程开挖过程围岩变形及衬砌受力随时间变化规律，同时也对部分大断面隧道施工优化内容进行了总结。
　　②结合莲塘隧道超大断面段K1880?K1901里程21m段工程概况，对隧道超大断面段进行双侧壁导坑与特殊工法全过程动态开挖进行数值模拟，在模拟开挖过程引入时变理论，以ANSYS软件自带粘弹塑耦合本构模型模拟隧道开挖，综合分析了掌子面分块开挖过程中围岩水平变形、垂直变形、初衬施作完毕后随时间增长应力重分布规律，通过两个方法数值模拟结果及监控量测围岩变形数据互相印证了超大断面隧道特殊施工工法动态施工优缺点。
　　③对K1901?K1915里程渐变段扩挖施工方法进行了动态模拟分析，综合围岩变形、锚杆受力发现扩挖过程中以型钢门架作为临时支护对控制围岩变形具有较好效果，同时对扩挖进尺进行优化分析得出2.5m扩挖进尺效果最佳。
　　④对小净距段双洞开挖进行台阶法数值模拟，发现后开挖洞施工对先开挖洞扰动较大，导致先开挖洞二衬应力较高、中夹岩水平变形朝向后开挖洞侧。综合分析围岩变形、衬砌应力分布规律得出后开挖洞以4m台阶进尺效果最佳。
　　⑤完善了超大断面及衔接处隧道段施工工法，细化了掌子面各导坑分块施工顺序及开挖进尺，针对开挖过程提出了改进措施，从安全措施、质量控制、环保措施等角度对砂岩隧道分岔部超大断面及衔接处施工工法做出了补充。