聚能水压光面爆破技术是近年来在实际工程中已被采用的控制爆破新工艺。尽管聚能水压光面爆破的原理有待进一步研究,但是对爆破设计参数的选择和优化是工程实践中必须解决的最根本问题。本文以汕湛高速南昆山隧道为工程依托,结合聚能水压光面爆破施工工艺,运用ANSYS/LS-DYNA商用显式动力分析软件,对聚能效应下光面爆破的周边眼参数进行了优化,并研究了Ⅴ级大理岩围岩的动力响应特性。首先,本文简单阐述了普通光面爆破的破岩理论、聚能效应理论以及数值模拟中施加爆破荷载的等效方法。采用流固耦合方法及ALE算法对聚能效应下单炮孔的爆破过程进行了研究,分析了在不同径向不耦合系数、有无聚能管以及不同不耦合介质条件下单炮孔起爆过程中聚能射流的扩展特性,并得到了相应的孔壁峰值压力。同时,等效应力分布及炮孔压力的分析结果有效验证了聚能水压光面爆破可以减小爆破能量损耗、增大爆破荷载,从而达到定向扩槽的目的。其次,在已得到单孔孔壁峰值压力的基础上,使用等效荷载方法进行计算,重点开展了Ⅳ、Ⅴ级大理岩围岩中周边眼参数的优化研究。在具体参数的优化分析中,本文通过对塑性区的扩展、最大主应力分布时程以及振速分布特性等基本规律的研究,分别确定了Ⅳ级围岩中聚能效应下周边孔的合理孔距为60cm、合理装药集度为0.55kg/m;Ⅴ级围岩中合理周边眼间距为80cm、合理装药集度为0.48kg/m。最后,根据所得到的优化参数,本文结合工程实践经验确定了南昆山隧道中光面爆破设计参数,并采用微差起爆方法加载了掏槽孔、辅助孔等全部炮孔的爆破荷载。对南昆山隧道Ⅴ级大理岩围岩的应力分布特征、最大主应力时程特征以及振速分布特性的分析结果表明:全断面一次起爆中,拱脚部位可能产生应力集中,而拱腰部位可能存在应力不足,因此工程中需结合围岩部位差异布眼;围岩受到爆破荷载的影响随范围增大而减小,在1m以内最为明显。