随着我国交通事业的迅猛发展,隧道建设工程规模越来越大,施工过程中围岩的稳定性问题也越来越突出,塌方事故经常会发生,已成为造成工程经济损失、工期延误等的重要原因,因此对隧道的稳定性问题进行风险评估和预测有着极为重要的意义。目前应用突变理论对隧道围岩稳定极限位移进行研究的理论主要有：能量突变理论、熵突变理论、位移突变理论、洞周屈服区面积突变理论和广义粘塑性剪应变突变理论。这些理论都是基于隧道平面问题进行的研究,与实际的三维施工工况有所差别,为了更好地服务于工程实践,本文采用塑性区体积突变理论对隧道三维开挖过程中的围岩塑性区体积突变进行研究。相关试验参数的选取采用均匀试验设计的方法,隧道断面的选取参考自公路隧道设计规范(JTG D70-2004),隧道的开挖方式采用台阶法开挖。首先通过ANSYS进行模型的建立,然后利用FLAC3D软件模拟计算地下工程的施工开挖过程,并将突变理论引入该研究领域,进行地下工程围岩稳定极限位移的研究。通过根据数值模拟计算结果所获得的各开挖步监测断面范围内的屈服区体积变化序列来构造出尖点突变模型,并求得在隧道施工过程中的突变特征值,然后根据突变原理获取隧道围岩失稳的极限位移值,依据这些数据构造出训练样本,进而分别引入多元回归算法和进化支持向量回归算法,建立起当隧道处在临界平衡状态时,围岩地质条件、埋置深度、支护参数与关键点极限位移之间的数学模型。该数学模型可以用于对施工过程中围岩稳定极限位移值的预测,确保隧道施工过程中的开挖安全和完工后的工程质量,减少所需的工程造价,从而为今后的隧道设计与隧道施工提供一定的借鉴经验和相关的理论指导。