针对不同地层条件、不同埋深、不同隧道形式和开挖形式隧道掘进面空间效应存在的差异,本文在国内外隧道掘进面空间效应研究方法和研究成果的基础上。以连拱隧道建设关键技术的研究为背景,并以解决连拱隧道施工过程空间力学效应和支护时机为出发点,通过对深、浅埋连拱隧道两种情况,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类三种围岩状况,共计6种工况进行三维数值模拟分析,应用有限差分方法FLAC3D,研究了复杂施工工序下,连拱隧道受力特征、支护时机和空间效应等问题。论文通过对连拱隧道施工过程进行三维数值模拟分析讨论了连拱隧道施工过程中的围岩应力场、位移场、支护结构以及中墙的应力场分布状况。深入研究了三导洞施工方法施工过程中,不同围岩状况,不同埋深的荷载释放率位移释放率,支护结构和中隔墙内的应力随施工过程的变化规律。同时,深入地研究了三导洞法施工过程中塑性区的分布规律。结果表明,连拱隧道的受力状态不仅与施工工艺、围岩状况有关,而且与支护时机、空间效应等有关,同时也表明:在复杂的施工工序下,支护时机和空间效应对隧道围岩稳定性起控制作用。该项研究对今后连拱隧道工程的设计和施工具有一定的指导意义。