我国隧道建设处于快速发展阶段。偏压隧道围岩左右两侧受力不均匀,造成初期支护和二次衬砌受到偏压荷载的作用。由于偏压隧道的复杂性,荷载的不对称分布,支护结构受力不均衡等,给施工和支护造成困难。目前,针对偏压隧道的研究主要集中在偏压隧道的支护、施工、监测以及围岩应力等方面,关于偏压隧道偏压的定量界定的研究并不多见。本文利用有限元数值模拟手段,以十道羊岔隧道浅埋偏压段为工程依托,采用偏压应力比来定量界定浅埋隧道偏压,给出判断隧道偏压的偏压应力比值;对十道羊岔偏压隧道进行非对称初期支护参数优化设计,对薄弱部位进行支护加强,对安全部位的支护适当减弱。论文主要取得了以下成果:(1)以十道羊岔隧道浅埋偏压段为工程依托,应用数值模拟方法,研究了覆盖层厚度、地表倾角、围岩级别等因素对衬砌偏压应力比和围岩偏压应力比的影响,且不管是衬砌还是围岩,拱肩偏压应力比随覆盖层厚度、地表倾角、围岩级别的变化均有明显的变化规律。采用控制变量法进一步分析,确定拱肩处可以作为判别隧道是否偏压的有效位置。(2)结合《铁路隧道设计规范》,分别进行了隧道衬砌和围岩的应力比分析,确定了围岩级别为Ⅳ_石、Ⅳ_土、Ⅴ级时,可以用拱肩处围岩偏压应力比作为判断隧道是否偏压的依据。(3)依据十道羊岔隧道浅埋偏压段断面的地质条件,考虑隧道受到的偏压荷载,对所选断面的混凝土厚度、锚杆长度、锚杆间距等进行非对称结构优化。通过对围岩应力比、衬砌轴向应力、衬砌所受弯矩、锚杆受力、围岩塑性区等指标进行分析对比,确定了当混凝土喷层厚度取25cm,锚杆长度深埋侧取3.5m、浅埋侧取3m,锚杆间距深埋侧取0.8m、浅埋侧取1.0m时为该断面的最佳设计工况。