本文围绕日益增多的大断面连拱隧道施工关键技术,在分析大断面隧道、连拱隧道研究现状的基础上,依托广(州)贺(州)高速公路沙塘坑隧道,借助监控量测手段和有限元数值模拟,研究了大断面隧道施工中的力学问题,并获得以下主要成果:(1)在总结研究现状和已有工程经验的基础上,明确了大断面隧道施工力学的几个主要问题,并提出了常用的研究方法和基本原理;(2)介绍了大断面连拱隧道的研究现状及六车道曲墙式连拱隧道——沙塘坑隧道的工程概况、地质条件及设计方案;从隧道结构的特点及监控量测在新奥法施工中的地位和作用,说明了在施工过程中进行动态监控的重要意义,并全面介绍了监控量测主要内容和监测资料处理常用方法;(3)通过系统分析沙塘坑隧道监控量测资料,得出了其主要规律和特点,并分析了造成监测数据规律性差的可能原因;对各断面位移——时间曲线进行了回归分析,得到较有规律的趋势曲线。(4)对K48+422断面拱顶下沉数据进行了灰色模型GM(1,1)模拟,并与V级围岩拱顶下沉数值模拟分析结果进行比较,结果表明施工方法合理,对围岩的扰动较小,满足施工中的力学要求。(5)通过对曲墙式大断面连拱隧道施工力学的三维弹塑性有限元分析,得出了施工各阶段的力学状态,计算结果表明,中墙局部(曲中墙底脚)剪应力较大,大于混凝土的容许剪应力,应对曲中墙底脚加强支护;二次衬砌对减小围岩、曲中墙及初期支护结构的应力有重要的作用,应及时施作二次衬砌。本文对监控量测及施工力学所得结论,可作为曲墙式大断面连拱隧道施工的参考依据,指导施工。