随着我国的交通建设事业的迅猛发展,大断面隧道和地下工程逐渐增多,大断面隧道施工技术也有了较大发展。与以往修建的隧道相比,大断面隧道的问题比较复杂,再加上我们对工程地质和岩石力学机理还不能完全具体的认识掌握,因此我们对大断面隧道的设计和施工仍然处于探索和尝试阶段。从严格意义上讲,现行的规范只能指导跨度不超过15m的隧道及地下工程的设计与施工,无法指导四车道公路隧道的设计与施工,而且忽略了围岩本身也是结构这一重要特征。因此,针对四车道公路隧道的设计与施工问题进行系统深入的研究具有重要的意义。 本论文在岩石力学基本原理和新奥法的基本思想的指导下,对不同扁平率下的坦三心圆形洞室围岩应力分布特征进行计算分析,建立了大断面公路隧道围岩稳定基本判据;又根据国家已建的大型重点工程,利用大型有限元分析软件ANSYS对几种常用的施工方法的施工过程在不同的围岩条件下,进行了有限元数值模拟分析,较好的分析、解决了四车道公路隧道的施工开挖、支护过程中围岩与支护结构的稳定性问题。在进行模拟分析计算的过程中,隧道采用了更为完善、合理的“岩体一结构”模式,考虑围岩不仅仅是荷载,而且也是结构,分析过程中重视围岩与结构的共同作用,充分考虑了围岩自身的自承能力,体现了NATM法的精髓和理念。论文计算结果与实际设计施工的结果比较吻合,所得有关结论,可以为采用弹塑性有限元计算分析大断面隧道与地下工程的施工力学效应及公路隧道(大跨度)施工方法优选、施工技术规范的修订提供参考。