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深埋隧道在开挖时围岩将出现较为复杂的变形特征，支护结构的受力状况与力学响应关系到工程安全，因而对围岩与支护间的相互作用分析十分重要。本文的研究以隧道工程中围岩变形与支护受力为出发点，运用理论分析与数值模拟相结合的方法，对深埋圆形隧道围岩与支护之间的相互作用机制开展了深入的研究。主要内容包括以下几点：
(1)采用理论分析的方法，研究收敛-约束法中：纵向变形曲线、围岩特征曲线及支护特征曲线的计算方法及耦合求解过程。将FLAC3D解得的纵向变形曲线与解析公式计算的结果对比，进而提出适用性更强的纵向变形曲线新解。在此基础上，编制了一种新的围岩-支护相互作用解析解计算程序；定量讨论支护刚度、支护时机等因素的影响。研究表明：可通过延迟支护时机以及采用弹性模量和厚度均较小的混凝土支护来避免支护结构受力过大。
(2)结合理论与数值的方法，通过虚拟支护力量化空间约束效应。首先，解析求解围岩初始变形，虚拟支护力；其次，数值求解支护受力以及围岩最终变形。并探讨了地应力、围岩质量和支护时机对上述四个参量的影响；进而研究了围岩注浆加固及锚杆支护的作用效果。研究表明：硬岩自承能力强，软岩自承能力差；围岩注浆加固和施加锚杆是限制软岩变形的有效措施。
(3)采用数值模拟的方法，研究了非静水压力场中，均质岩层和复合岩层的围岩变形特征，以及不同应力释放率下围岩与衬砌相互作用情况。研究表明：均质岩层中，隧道最大位移点与侧压力系数、竖向地应力和应力释放率均有关联，衬砌受力随围岩应力释放的演化规律变化复杂。复合岩层中，隧道最大位移发生在软硬交界面法线方向附近，衬砌最大受力点和最小受力点均发生在软硬交界面附近。
(4)结合理论与数值的方法，研究了深埋隧道TBM开挖全过程。首先，理论阐述围岩与TBM相互作用机制，评估围岩挤压程度与TBM护盾受力；然后，采用FLAC3D建立TBM三维模型，研究不同岩性参数、隧道洞径和回填层厚度下围岩变形及支护的力学响应。研究表明：衬砌的弯矩值在上软下硬岩层中最大，在均质软岩中次之，在均质硬岩中最小；隧道洞径越大，衬砌弯矩呈现增大的趋势；相对于刚度较大的衬砌而言，回填层厚度的变化对围岩变形的约束作用影响较小。
(1)采用理论分析的方法，研究收敛-约束法中：纵向变形曲线、围岩特征曲线及支护特征曲线的计算方法及耦合求解过程。将FLAC3D解得的纵向变形曲线与解析公式计算的结果对比，进而提出适用性更强的纵向变形曲线新解。在此基础上，编制了一种新的围岩-支护相互作用解析解计算程序；定量讨论支护刚度、支护时机等因素的影响。研究表明：可通过延迟支护时机以及采用弹性模量和厚度均较小的混凝土支护来避免支护结构受力过大。
(2)结合理论与数值的方法，通过虚拟支护力量化空间约束效应。首先，解析求解围岩初始变形，虚拟支护力；其次，数值求解支护受力以及围岩最终变形。并探讨了地应力、围岩质量和支护时机对上述四个参量的影响；进而研究了围岩注浆加固及锚杆支护的作用效果。研究表明：硬岩自承能力强，软岩自承能力差；围岩注浆加固和施加锚杆是限制软岩变形的有效措施。
(3)采用数值模拟的方法，研究了非静水压力场中，均质岩层和复合岩层的围岩变形特征，以及不同应力释放率下围岩与衬砌相互作用情况。研究表明：均质岩层中，隧道最大位移点与侧压力系数、竖向地应力和应力释放率均有关联，衬砌受力随围岩应力释放的演化规律变化复杂。复合岩层中，隧道最大位移发生在软硬交界面法线方向附近，衬砌最大受力点和最小受力点均发生在软硬交界面附近。
(4)结合理论与数值的方法，研究了深埋隧道TBM开挖全过程。首先，理论阐述围岩与TBM相互作用机制，评估围岩挤压程度与TBM护盾受力；然后，采用FLAC3D建立TBM三维模型，研究不同岩性参数、隧道洞径和回填层厚度下围岩变形及支护的力学响应。研究表明：衬砌的弯矩值在上软下硬岩层中最大，在均质软岩中次之，在均质硬岩中最小；隧道洞径越大，衬砌弯矩呈现增大的趋势；相对于刚度较大的衬砌而言，回填层厚度的变化对围岩变形的约束作用影响较小。