近些年来，随着国民用电需求的不断增加，我国水电开发的力度不断加大，水利水电事业得到长足发展。众所周知，目前大型水电站多修筑于高山峡谷之中，发电厂房地下洞室群的应用越来越普遍，而对于修筑于复杂地质体中的地下洞室，由于岩土体具有很大的模糊性、不确定性和随机性，确定岩土体的参数历来是摆在工程实际应用面前的一大难题。大量的研究和实践表明，利用地下洞室施工中现场量测的位移与应力信息来反演围岩物理力学参数，是解决这一难题的有效手段，进而为支护结构优化、地下工程施工及相关预测预报提供依据。　　 本文以导师课题“大岗山水电站地下厂房洞室群施工地质及围岩稳定性研究”为依托，在大量现场施工地质调研及实测资料的基础上，深入分析研究区工程地质条件，以弹塑性理论为基础，综合运用岩体力学、地下工程监测技术、新奥法支护理论、数值模拟理论，整理分析大岗山尾水洞施工现场监测数据，评价现有支护结构作用效果，利用FLAC3D数值模拟软件进行基于洞周收敛位移的围岩力学参数及初始地应力参数反演分析，进而对支护结构进行优化研究，主要取得以下研究成果：　　 (1)结合研究区地形地貌、地层岩性、地质构造、岩体风化卸荷特征、水文地质条件和地应力特征等工程地质条件，对大岗山尾水洞围岩进行了分类研究及初步工程地质评价，提出了围岩物理力学性质指标，并对现有支护结构及其可靠性进行了定性评价；　　 (2)对大岗山尾水洞施工现场监测资料进行了整理与分析，阐明了监测的目的与原则，明确了监测项目、监测断面和监测设备的选择布设方法，对多点位移计、锚杆应力计以及松动圈检测数据进行分别整理分析及综合对比分析，定性、半定量评价洞室围岩稳定状态，为支护结构优化提供基础;　　 (3)以尾水洞现场实测位移资料为基础，采用Mohr-Coulomb介质模型，采用FLAC3D数值模拟软件对围岩初始应力场侧压力系数及围岩变形模量进行反演分析，反演采用正演优化法进行，迭代方法采用黄金分割法与变量交替法相结合的形式，反演分析主要得到以下结论：　　 ①介质模型的选择与其反演参数的确定是否合理对反演分析的成败有着至关重要的影响，Mohr-Coulomb介质模型在作为应用较普遍的弹塑性本构模型，在反演分析中有其独特优势，初始地应力侧压力系数与围岩变形模量是反演分析较为方便合理的参数；　　 ②对于双参数反演分析可以采用黄金分割法与变量交替法相结合的方法进行迭代计算，逐步缩小目标函数值，直至达到相应精度要求；　　 ③通过围岩反分析确定大岗山尾水洞Ⅳ类围岩洞段初始地应力侧压力系数为1.91，变形模量为2.76GPa;　　 (4)根据反演分析结果，从支护结构作用原理出发，分别对喷射混凝土、锚杆支护、挂网支护、二次衬砌支护的设计计算方法进行探讨，根据现有资料，选择分析交为方便且对工程影响较大的支护结构参数进行优化分析，并得到以下结论：　　 ①复合支护分为初期支护和二次衬砌，要对支护结构进行优化，需从各支护结构的作用原理出发，明确其设计计算方法，从而确定各结构的优化参数；　　 ②综合各支护结构作用原理与设计计算方法以及目前所掌握的大岗山尾水洞相关资料，兼顾分析的简洁性与经济效果，选择锚杆间距为反演参数较为合理；　　 ③经过数值计算，当大岗山尾水洞Ⅲ类围岩洞段锚杆排间距为2.7m时，Ⅳ类围岩洞段锚杆排间距为2.1m时，洞周位移量及应力分布均满足设计要求，且有一定安全储备，因此，可采用该值作为设计锚杆间距。