山西省是煤炭大省,煤炭资源在全省大部分地区均有分布,经长期的采掘活动,留下的采空区比比皆是,给山西省的公路建设增加了额外的难度和费用。随着我国高速公路工程的不断发展和建设,有些公路隧道不可避免的要穿过采空区。目前国内外隧道穿越采空区的研究成果甚少,现有研究大多都是建立在经验和调查的基础上,深入系统的研究尚不多见。因此开展采空区隧道稳定性研究工作具有重要的理论和实际意义。本文结合离军高速公路师婆沟隧道穿越采空区为工程背景,采用数值模拟方法,对师婆沟隧道的稳定性进行研究,完成主要的工作是:(1)根据钻探和物探勘察资料,基于隧道围岩分类对师婆沟隧道及其隧道进出洞口边坡进行了工程地质稳定性评价;(2)依据矿山开采沉陷理论,运用概率积分法计算了师婆沟下伏煤矿开采引起的地表移动和变形值;(3)在非线性理论的基础上,根据勘察资料,运用ANSYS有限元软件建立师婆沟隧道的三维地质模型和数值计算模型;(4)运用FLAC3D软件计算师婆沟隧道的初始应力,依施工顺序对师婆沟隧道下伏同德煤矿煤层开采进行模拟,通过在特定剖面设置历史监测点,绘制了动态回采过程和施工过程的变形响应曲线,揭示了采空区上覆岩体随不同工况地表以及隧道表现出的复杂位移和非线性变形响应特征。同时,通过对采空区处治后的位移清零,来模拟仅由隧道开挖而引起的地表和隧道的移动变形规律。