针对海南工程地下洞室项目,运用大型有限元数值计算软件(ANSYS)模拟计算了大断面洞室多层耦合应力超前解除法施工过程,对其进行了非线性数值分析。结合施工方法及监测报告资料与数值分析结果对比,对该施工方法的可行性进行评价,确保洞室围岩在开挖过程中处于稳定状态,对薄弱环节进行及时加固。同时与传统的分层逆做法施工所对围岩的影响程度进行对比分析,充分证明了多层耦合施工方法的优越性。为地下大型洞室快速施工提供了一种有效的施工方法。通过对Monte-Carlo随机有限元进行研究和系统可靠度计算的β分支法分析,考虑把两者联合起来分析洞室施工过程安全性,对海南工程地下洞室开挖过程中的每一步进行可靠性评价,并对围岩参数进行了敏感性分析,得出影响洞室稳定最敏感的岩土参数。同时也分析比较了多层耦合法与分层逆做法之间洞室施工过程中的稳定性,比较了两者的优缺点,从中得出分层逆做法施工过程比较安全,而施工完毕后两者的可靠性几乎一致,从而对多层耦合法施工有一个全面的了解和比较,为今后的大型洞室快速施工提供科学依据。本文提供了一条快速开挖大型洞室的有效途径,同时对该施工方法从多方面与传统的开挖方法进行比较分析,从而得出其施工过程的优缺点。通过对随机有限元和β分支法分析,本文应用随机有限元理论提出了一种大型地下洞室开挖过程中可靠度评价的方法,为大型地下洞室施工的可行性研究、施工方案组织提供了方便的途径。