目前多数隧道围岩与支护作用方面研究均将围岩视为各向同性材料,而在山岭隧道建设中,层状围岩分布广泛,这种岩体具有各向异性特征。因此,对水平层状隧道围岩变形与初衬合理支护时机进行研究具有重要意义。本文依托永广隧道工程,运用有限差分软件FLAC3D,基于遍布节理本构模型,建立三维与二维水平层状围岩隧道数值模型,确定了两种模型下水平层状围岩隧道初衬合理支护时机的分析方法,并对两种方法合理性进行互证。主要研究内容和研究结果如下:(1)依托实际工程,采用FLAC3D建立三维隧道数值模型,基于遍布节理模型,分析不同节理摩擦角与节理黏聚力下的隧道洞周变形、围岩塑性区分布、围岩应力分布等。(2)基于三维隧道数值模型,分析不同初衬支护时机(即不同初衬与掌子面之间距离)下的围岩拱顶最大变形与初衬最大受力,以此判断初衬的合理支护时机,并对未支护情况下的围岩拱顶纵向变形曲线进行分析。(3)提出了一种更为简便的二维模型方法来探讨水平层状围岩的初衬合理支护时机。首先,基于二维隧道数值模型,采用“反转应力法”,建立应力释放率与位移释放率关系曲线,并确定不同应力释放率条件下的围岩塑性区域与拱顶位移增量,获得某一工况下最佳应力释放率;然后,结合应力释放率与位移释放率关系曲线与拱顶纵向变形曲线,可获取应力释放率与支护时机对应关系;而结合应力释放率与支护时机对应关系与最佳应力释放率即可获取二维数值模型下计算得到的合理支护时机。