近几年我国加大对交通事业的投入,西部地区的交通基础建设进入快速发展的时期。我国西南地区多山,地质条件复杂,岩体节理、裂隙较发育,围岩破碎,力学性质较差。在这种条件下修建大型隧道将会遇到很多新的问题,对设计和施工来说都是全新的挑战。本文以龙洞堡机场隧道为研究对象,用离散单元法为理论基础,以3DEC为主要研究工具,分析在薄层破碎硬质岩地层中隧道施工工法及支护方式,通过数值模拟并结合部分现场实测数据证实计算结果的可靠性,为类似工程设计提供参考。本论文开展的研究工作和主要成果如下：(1)建立圆形隧道模型计算结构面参数取值不同时对隧道稳定性的影响。通过数值模拟分析发现,薄层破碎硬质岩的破坏形式主要为沿着结构面发生的剪切滑移破坏：结构面的参数如节理间距、粘聚力、倾角等对开挖后隧道的稳定性有影响,并给出当这些参数取何值时对隧道的影响最大。当缺少有关的实测参数时,可以以此为参考选择参数进行分析计算。(2)以贵阳龙洞堡机场隧道为工程依托,建立薄层破碎硬质岩层大断面隧道开挖模型。发现在薄层破碎硬质岩地层中开挖大断面隧道和隧道群,采用分部开挖法能够有效控制隧道结构的变形和受力,但是对结构面的剪切滑移影响较小；锚杆可以提高围岩的c、φ值和围岩的整体强度,减少结构面的剪切滑移变形。通过3DEC计算分析并结合现场的实测数据,优化后的工法能够满足施工的要求。(3) FLAC3D中的遍布节理模型(ubiquitous-joint model)是将离散单元模型等效为连续介质模型的一种行之有效的方法。分别用3DEC和FLAC3D进行对比计算分析,发现离散单元法和连续介质法得到的地表沉降趋势不同。用离散单元法计算得到的地表沉降曲线有明显的不连续性质,但是两种方法得到的最大沉降值相近。