通过对宁夏固原地区灰质泥岩的室内试验,得到其膨胀特性、强度等力学参数和应力应变曲线;分析了灰质泥岩参数的变化;在原有经典本构关系基础上,提出了适合本地区泥岩的本构关系;运用FLAC3D数值软件,模拟泥岩隧洞的开挖和支护工况。具体研究内容如下:　　(1)该地区灰质泥岩矿物组成主要以泥质矿物和方解石为主。从试验数据统计可知泥岩属弱膨胀性岩软岩。在饱水状态下,灰质泥岩的抗压强度、弹性模量等力学参数较天然状态下显著减小;较天然状态,围压的增大对饱水状态下灰质泥岩的强度影响更为明显。　　(2)对灰质泥岩压密段曲线的分析可知,压密段变形可分裂隙压密变形、弹性压缩变形;储存的弹性势能也可分为微裂隙被压密储存的弹性势能和试样材料压缩变形储存的弹性势能,定义能量裂隙密度。在此基础上,建立峰值强度与能量裂隙密度的关系。能量裂隙密度随着围压的增大而减小,增大围压能减小微裂隙对试样峰值强度的影响,在一定程度上可对微裂隙对泥岩的强度影响进行定量分析。　　(3)改进的五段线性本构关系模型,它不仅考虑了岩石试样的应变软化,还增加了压密段本构关系,很好的模拟岩石的压密段、弹性段、应变硬化段、应变软化段,残余塑性段;五段式非线性本构关系模型,它吸取了Duncan模型反映岩石的线弹阶段和应变硬化段的优势,同时增加了对压密段和软化阶段和塑性阶段的本构关系,这更接近于实际的岩本构的客观实际。　　(4)在对隧洞开挖和喷锚支护措施条件下,分别对宁夏软岩隧洞进行数值模拟计算。采取支护后,围岩塑性变形区和位移减小明显,洞室稳定性有极大的提高,支护效果较好。对不相同锚杆间距和不同锚杆长度进行正交试验,并对支护方案进行数值计算,通过分析隧洞围岩的变形、应力变化,选出最合理的支护方案。