在当今人类越来越重视环境保护、气候变化的形势下,核能因其清洁高效的优点,越来越受到世界各国的重视,核能已成为人类使用的重要能源。但是,随着我国核能事业的飞速发展,目前已经积累了一定数量的高放废物,能否安全处置高放废物,已成为关系我国核工业可持续发展和环境保护的战略性课题。目前,深地质处置——建设高放废物地质处置库,是国际上公认的安全处置高放废物可行的处置方式,但高放废物地质处置库工程具有建设条件复杂、安全等级高、服务期限长(数万年计)等特点,这决定了其选址、建造和安全评价过程极其复杂,难度极大。因此,许多国家的高放废物废物地质处置计划中,都明确要求先建立一个或若干个高放废物地质处置地下实验室。地下实验室具有洞室布局复杂、规模大、埋深大等特点,如何在地下实验室的建设中,保证工程建设既经济合理又安全稳定对高放废物地质处置工程具有重要的意义。因此,本文以我国某高放废物地质处置地下实验室建设为工程背景,采用理论分析、试验研究和数值模拟等手段,开展其地下洞室稳定性分析研究,获得一些影响洞室稳定性的成果,为地下实验室的设计及施工建设提供合理的建议。本文的研究成果如下:第一,根据地下实验室预选区地质勘查资料,应用BQ法、RMR法、Q系统法和GSI法对地下实验室预选区岩体分别进行质量评价分级。综合分析,得出预选区岩体质量较好,以Ⅱ级岩体为主。第二,基于Hoek-Brown准则,结合地质强度指标(GSI)岩体分级体系,开展了力学参数对地下实验室洞室稳定性影响的敏感性分析,计算获得Hoek-Brown准则力学参数的敏感性排序为:GSI>D>σci>mi,其中地质强度指标(GSI)和岩体扰动参数(D)最为敏感。第三,根据地下实验室预选区岩体质量分级结果,基于Hoek-Brown准则,结合GSI岩体质量分级方法对预选区岩体强度进行计算,确定了地下实验室预选区岩体强度力学参数。第四,应用数值分析方法,开展了台阶法不同台阶高度、不同开挖进尺、不同开挖错距对实验室水平大断面洞室稳定性的影响,优化台阶法开挖参数,建议实验室水平大断面洞室开挖时,台阶高度小于4m,开挖进尺在2m左右,台阶错距在1.5倍洞径以内。第五,开展了初始地应力不同分布方位对洞室群开挖稳定性的影响,结果表明地下实验室停车场洞轴线与水平最大主应力夹角为25°左右时,洞室群稳定性最好。第六,通过数值分析方法,开展地下实验室洞室群开挖稳定性分析,获取了地下实验室洞室群位移场、二次应力场和塑性区分布规律,结果表明地下实验室洞室群开挖后是稳定的,但在洞室交叉部位位移应力增大,产生塑性区,说明其稳定性下降,建议在洞室交叉部位进行一定程度的支护。