膨胀岩的膨胀力和膨胀变形与其含水量或湿度直接相关，在膨胀岩体中开挖巷道，若能事先给定围岩的湿度分布情况，支护结构的设计与施工便可合理地开展。迄今为止，国内外尚没有人对膨胀岩中巷道围岩的湿度分布特征进行研究。本论文创新地采用相似材料模型试验方法，对采用钻爆法施工的巷道围岩含水量与原始应力大小、巷道开挖工艺的关系进行一些研究，探索膨胀性围岩在不同的地质环境和施工工艺条件下的湿度分布规律，以期为膨胀岩巷道合理支护与施工提供一些参考。本文首先进行相似材料模型试验设计，包含相似材料研制和模型试验设计两部分内容。相似材料研制中包括膨胀岩相似材料的研制、锚喷支护材料选用与仰拱相似材料设计三部分内容，模型试验设计涉及试验装置设计和巷道断面设计两部分内容。通过试配研究，得到了一组能较好模拟膨胀岩的模型材料，即细砂:木粉:膨润土:石膏:水泥:水=2:0.153:0.5:0.3:0.2:1，其中水为含3%甘油的水溶液。其次进行相似材料模型试验研究，以锚喷支护为前提，并考虑工程所处初始应力水平、是否设置仰拱以及仰拱设置时机三个因素，共设置了I、II与III三个模型，以探索膨胀岩中巷道围岩的湿度场分布特征，同时兼顾巷道围岩应力、巷道围岩和洞壁变形的数据采集分析。通过模型试验研究得出了：①在锚喷支护前提下，初始应力水平对巷道围岩的湿度分布影响不大，但及早进行仰拱施作可以明显减少湿度影响范围；②巷道围岩应力、围岩和洞壁变形与初始应力水平、是否及时施作仰拱有关，并间接受到湿度分布的影响。③巷道围岩沿着拱顶中线、直墙中线与底板中线三个特征线方向的环向应力整体表现为随着土压力盒远离巷道壁，压力先快速增大至某一极值，随后下降至某一稳定值，表现为一个“单峰”式的应力变化现象。④膨胀岩巷道围岩变形影响区以巷道拱顶与底板中线连线为对称轴，呈现为包围掌子面的规则或不规则的弧圈。