本文依托烟台平顶山隧道,对软岩公路隧道进行了理论研究,并结合隧道设计方案及《公路隧道设计规范》对初期支护中的钢拱架、喷射混凝土及锚杆设计了不同的工况,最后通过有限元软件对每种工况进行了数值模拟,并根据计算结果选择了最优的钢拱架间距、钢拱架型号、喷射混凝土厚度、锚杆长度及锚杆间距。具体成果如下:(1)阐述了围岩与初期支护构件之间的相互作用机理,同时依托平顶山隧道工程地质条件及围岩物理力学性质建立了有限元数值模型。(2)在钢拱架型号、喷射混凝土厚度及锚杆间距及长度不变的情况下,利用有限元软件对不同钢拱架间距的初期支护构件进行数值模拟计算,分析比较各工况产生的围岩位移、围岩应力及围岩塑性区,结果显示钢拱架间距在0.8m-1.0m时,各项指标变化量均较小,考虑到隧道建设的经济性,选择1.0m作为本工程的钢拱架间距值。(3)在钢拱架间距、喷射混凝土厚度及锚杆间距及长度相同的基础上,对不同钢拱架型号的初期支护构件进行数值模拟计算,结果表明,钢拱架型号的改变对隧道水平收敛及仰拱隆起的位移影响很小,当钢拱架型号为I20b,其抑制拱顶沉降的效果最佳,因此选择I20b作为本工程的钢拱架型号。(4)利用有限元软件对钢拱架型号、钢拱架间距及锚杆间距、长度相同但喷射混凝土厚度不同的初期支护构件进行数值模拟计算,通过分析表明,混凝土厚度为25cm时其控制围岩水平及竖向位移的能力最佳。(5)在钢拱架型号、钢拱架间距、喷射混凝土厚度、锚杆间距相同的基础上,对不同锚杆长度的初期支护构件进行数值模拟计算,通过分析表明,锚杆长度的改变对隧道竖向位移及水平位移的影响显著,当锚杆长度为4.5m时,其各项性能表现最优。(6)在钢拱架型号、钢拱架间距、喷射混凝土厚度、锚杆长度相同的基础上,利用有限元软件对不同锚杆环向间距的初期支护构件进行数值模拟计算,通过分析表明,锚杆间距小于0.8m时,其控制仰拱隆起及水平收敛效果显著,因此选择0.8m作为本工程的锚杆间距值。(7)对优化后数值模拟结果与平顶山现场监控量测数据进行比较,表明优化后数值模拟计算结果略小于监控量测结果,优化后数值模拟计算结果相对更安全可靠。