隧道施工中,围岩和支护结构的变形与受力是与时间密切相关的。隧道开挖初期处于稳定状态的围岩由于没有及时施加支护常会发生坍塌现象。本文依托莲塘隧道,结合理论推导、试验分析和数值模拟,重点研究隧道施工中空间效应和时间效应共同作用下围岩变形规律、围岩应力和支护结构受力特征,并分析了不同围岩质量下隧道施工中开挖进尺、拱架间距和二衬支护时机这些施工参数对隧道变形和受力的影响。主要研究工作和内容如下:(1)统计相关岩石蠕变试验资料,确定围岩蠕变本构模型,推导了一维状态下和三维状态下围岩蠕变参数的转换关系,并根据岩石蠕变规律进行曲线拟合和参数转换,从而确定了不同围岩质量下蠕变参数的取值区间,并结合实际监测资料采用位移反分析法得到了围岩蠕变的计算参数。(2)采用围岩蠕变本构模型对隧道施工过程进行了数值模拟,研究施工中空间效应和时间效应的共同作用对隧道变形规律、围岩应力和支护结构受力特征的影响,包括施工干扰无法监测的初期变形计算,拱顶沉降和沉降速率的变化规律,拱顶和侧壁围岩的应力变化规律,初期支护和二衬的应力变化规律,较为系统地分析空间效应和时间效应共同作用下隧道施工过程中力学行为。(3)基于上述数值模型,进一步研究了开挖进尺、拱架间距和二衬支护时机等施工参数对围岩应力和变形以及支护结构受力的影响规律,并根据不同开挖进尺下的围岩应力确定了Ⅲ级和Ⅳ级围岩隧道的安全开挖进尺,根据不同拱架间距下初期支护拱架的受力规律确定了Ⅳ级围岩隧道的安全拱架间距。上述研究有助于正确地认识施工中空间效应和时间效应共同作用对隧道变形和受力的影响,同时可为隧道施工中节约成本和加快工程进度提供借鉴。