岩石流变特性往往是造成巷道围岩变形及失稳的关键因素,在巷道设计与施工中必须充分考虑岩石的流变效应。本文基于河南省三门峡铝土矿快速掘进科研项目,以矿区泥质灰岩巷道为研究对象。通过理论研究、现场工程地质调查、室内试验和数值模拟等技术手段,对泥质灰岩巷道围岩和支护的稳定性进行分析研究,为矿区安全施工及快速掘进提供重要的参考依据。本文主要研究成果有：(1)岩石的非线性力学特性是岩石内部微裂隙随机分布的宏观体现,岩石的加速蠕变阶段是岩石蠕变过程中损伤急剧扩展的反映。岩石的Weibull统计损伤模型能很好地表征岩石内部微裂隙的随机分布和扩展所引起的软化特性,将其引入到传统的西原模型中以反映岩石损伤效应对各蠕变参数产生的劣化,根据Lemaitre应变等效原理建立了岩石非线性蠕变损伤模型。该模型将岩石的长期强度作为岩石蠕变过程中损伤演化的应力阈值,将加速蠕变起始点的应变值作为损伤急剧扩展的应变阈值,全面地描述了岩石蠕变的全过程曲线,对于工程实践具有很好地应用价值。(2)结合摩尔—库伦屈服准则,推导了西原模型蠕变方程的三维有限元差分形式,实现了数值分析软件FLAC3D的西原模型本构开发。在单元处于未屈服状态时,模型曲线与广义凯尔文模型曲线实现了很好的吻合；同时在单元处于屈服状态时,模型曲线呈现出具有恒定蠕变速率的稳态蠕变阶段,验证了FLAC3D西原本构模型的正确性。(3)运用TRT6000超前地质探测系统分析矿区泥质灰岩巷道周围岩体特征,通过室内岩石力学试验获得了泥质灰岩基本力学参数,参照现有工程技术规范和岩体力学参数的工程处理方法,得到合理的岩体力学参数,为数值模拟提供准确的计算参数。(4)运用FLAC3D对矿区泥质灰岩巷道进行数值模拟,在分析无支护结构巷道的基础上,制定了喷射混凝土支护和喷锚支护两种支护方案进行模拟。数值模拟表明,巷道开挖后围岩主要呈现出拱顶下沉、侧墙向内以及底板鼓起的收敛变形,围岩变形和塑性区扩展约在巷道成形30天后趋于稳定；两种支护方案均能控制围岩的变形以及限制围岩塑性区的发展,提高了巷道的稳定性；虽然喷锚支护方案的支护效果更好,但由于泥质灰岩巷道蠕变变形不明显且松动圈范围较小,对巷道采用喷射混凝土支护方案既能保证巷道的稳定,同时更具有经济性,且更能满足巷道的快速掘进需求。