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针对大型洞室从上往下分层开挖和每一层从一端到另一端沿水平方向分步开挖的空间开挖特点，基于应力反转法研究了大型洞室分层分步开挖过程中不同部位围岩位移释放规律，基于摩尔应力圆法提出了围岩支护效用的定量评价方法。工程实例研究表明，大型洞室顶拱和边墙不同部位围岩在当前层开挖前、开挖过程中和开挖后的位移释放率都不一样；开挖过程中围岩屈服区体积演化是一个与应力释放系数相关的非线性变化过程；不同位移释放率条件下，支护系统对提高围岩强度的作用效用可通过支护前后围岩摩尔应力圆到强度特征曲线的距离来定量表述。