大量隧道实践表明,在隧道断层破碎带及其影响带、浅埋段的构造运动强烈带及强风化带、隧道上方堆积体段及松散砂土体段等位置,隧道开挖后,围岩松动脱落,在短时间内产生大量塑性变形,极易以散体破坏形式发生片帮、掌子面失稳、拱顶坍塌等工程灾害。但是,就现有研究而言,还不能对松散破碎围岩区隧道施工过程的力学行为做出完全合理的解释。因此,有必要对这类隧道的开挖与支护过程进行模拟,分析其对围岩稳定性的影响,并用来指导施工。本文结合吉怀高速公路杜夜隧道工程K34+200～K34+250段,对浅埋段散体围岩在施工过程中的变形及力学行为进行相关分析研究,为该类隧道的设计施工提供一定的理论借鉴。主要的研究工作及结论如下:(1)介绍散体围岩的概念及特点,对散体围岩隧道的破坏形式与稳定性特点进行分析,总结隧道常用施工方法与特点,并分析了围岩与支护结构的相互作用机理。(2)进行了小导管注浆模型实验,研究结果表明小导管注浆支护可以显著改善散体围岩的力学性能,提高围岩的自承能力,减少围岩拱顶沉降变形。(3)采用岩体工程软件FLAC3D对不同开挖及支护过程进行数值仿真模拟,研究不同施工方法对散体围岩的稳定性影响。通过对数值结果的分析可知,大断面法开挖散体隧道,对围岩扰动很大,不利于围岩稳定,特别是掌子面会发生较大内空位移,拱顶及地表下沉不易控制;采用小断面分部法开挖时,围岩相对较稳定,拱顶及地表下沉小,但支护结构承担的围岩变形压力增加,且施工工艺繁琐,进度慢,工程造价高;采用正台阶预留核心土法开挖时,可以减少对围岩的扰动,特别是在核心土作用下,掌子面的受力状态显著改善,掌子面围岩的内空位移得到有效控制,减少了拱顶及地表下沉,围岩稳定性提高。就支护措施而言,由于散体围岩稳定性极差,如不进行超前支护,被开挖围岩在初期支护施做或发挥效力之前,就已经产生大面积塑性屈服,导致围岩拱顶及周边收敛过大或整体失稳破坏;采用超前支护后,散体围岩的力学性能显著改善,岩体强度增大,围岩整体稳定性提高。同时,在超前支护作用范围内,形成了一个结构稳定具有一定抗压作用的承载拱,有效提高了散体围岩的自承载能力和稳定性。(4)对隧道实验段开挖监测结果分析后发现,采用正台阶预留核心土法开挖时,拱顶下沉量小,而超短台阶法开挖时,拱顶下沉量较大。但由于核心土长度限制,洞内水平收敛比超短台阶法开挖时大,与数值模拟结果相符。