随着国民经济的快速发展,铁路如雨后春笋般涌现,随之而来的是隧道建设的兴起,众所周知隧道建设是一个庞大的工程,由于地质条件的复杂多变性,研究施工过程中隧道围岩的稳定性就显得十分有必要了。关山隧道长度为15.6m,关山山脉经历了长期复杂的演变,地形、地质条件极其复杂,不良地质发育,隧道施工难度和施工风险大,亟需解决相关技术难题。本文以关山隧道为工程背景,现场实地调查了研究区的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质特征等工程地质条件,对隧道围岩的稳定性有了初步的判断,本文所选研究区隧道主要穿越华力西期侵入岩闪长岩,岩体较破碎,加之隧道埋深较大,易发生掉块、塌方等事故。岩体地应力最大主应力方向与隧道方向夹角较小,因此可以忽略地应力对隧道稳定性的影响。隧道通过中等富水段存在突涌水可能,施工中应加强地质超前预报。通过对所选关山隧道研究段内采用的综合超前地质预报技术进行分析,并且经过隧道开挖后的结果验证,表明关山隧道采用的综合预报系统效果良好,针对不良地质条件进行了有效的预报,保证了施工的顺利进行。文中对隧道施工现场收集的原始数据进行数学回归分析,通过Excel内置的最小二乘法函数功能,编写指数函数、对数函数、双曲函数公式,选取最优函数对隧道拱顶位移和水平收敛进行最终值预测,结果表明指数函数的相关性系数绝对值最接近1,表明指数函数与原始数据吻合度最高。利用有限差分软件FLAC3D对隧道的三台阶临时仰拱法施工进行了二维仿真模拟,分析了施工中围岩和支护的应力应变的分布规律,找出了施工断面的危险局部,施工中应多加注意,同时对全断面、二台阶法施工也进行了仿真模拟,结果表明三台阶施工方法对隧道围岩变形的控制良好,并且围岩应力集中现象较其他两种方法较弱,同时三台阶法施工后隧道塑性区范围最小,有利于岩体和支护结构的稳定。最后利用FLAC3D软件对隧道三台阶临时仰拱施工方法进行了三维仿真模拟,分析了每一步开挖和支护后隧道围岩应力和应变的表现,发现每一步开挖后开挖区两侧和前方应力集中现象很明显,属于危险区域,施工中要加强监测并且适当调节支护参数。拱顶沉降和水平收敛在本部分开挖时表现的十分剧烈,施工中要多加小心；软弱夹层区在开挖过程中变形较为明显,施工中容易出现掉块塌方的现象,应多加注意。把模拟结果与监控量测的数据进行了对比,两者数据表现出来的变化规律是相同的,验证了仿真模拟的真实有效性。本文的研究内容为关山隧道稳定性分析提供技术指导,同时对相近工程地质条件的隧道工程的设计与施工提供技术参考。