由于隧道施工及运营期间,围岩始终以荷载的形式施加于隧道结构,所以有效确定围岩的物理参数是保障隧道结构施工及运营安全的重要问题。针对这一问题,本文以隧道施工过程中的动态监测数据为基础,将围岩物理参数视为随机变量,利用随机有限元模型修正技术,建立隧道的概率基准有限元模型。系统总结了国内外隧道结构施工过程数值模拟技术的应用研究成果与发展趋势,着重分析了基于反演分析的围岩物理参数确定方法的关键问题;在此基础上,提出了利用监测反馈数据建立隧道围岩物理参数的概率分布。深入探讨了考虑围岩荷载作用的隧道施工过程三维数值模拟方法。给出了隧道施工过程数值模拟的相关理论,阐明了基于ANSYS有限元建模软件的隧道施工过程模拟步骤,以一个实际大跨浅埋暗挖隧道为背景,针对该隧道不同支护及施工方案,建立该隧道三维有限元模型,并实现了隧道施工过程的数值模拟。详细研究了替代隧道有限元模型的代理模型构建方法。系统介绍了隧道代理模型建立所需的特征样本选取方法、Kriging模型的数学表达、代理模型精度评价方法等;在此基础上,利用已建立的实际隧道有限元模型,构建了该实际隧道结构的代理模型。重点研究了基于Kriging模型的隧道概率基准有限元模型的构建方法。统计分析了上述实际隧道结构施工过程中监控量测数据的分布规律,以此为基础,具体给出了随机有限元模型修正的优化问题建立、修正参数确定、灵敏度分析等问题,最终,建立了该隧道结构的概率基准有限元模型。