随着我国铁路的迅猛发展,铁路隧道的建设规模和数量也日益増多。由于隧道所处地质环境复杂多变,底部结构仰拱变形现象时有发生,严重影响了铁路运营和工程建设的安全,因此,开展对铁路隧道仰拱变形机理及其整治技术的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。以京沈高铁红山隧道仰拱治理工程为背景,通过现场实践和资料收集对红山隧道基底变形规律、原因、情况分析;对凝灰质砂岩进行常规物理试验、三轴压缩试验,研究了围岩力学性能劣化及变形演化规律;通过FLAC^3D数值模拟软件,对隧道仰拱结构及基底围岩位移变化情况进行数值分析,得到整治前后仰拱竖直位移变化,并通过现场监测手段对仰拱位移情况进行监测,将监测数据与数值模拟结果对比分析,得到以下结论:（1）仰拱隆起变形的四种破坏模式:挤压流动变形、膨胀性岩石遇水变形、挠曲褶皱变形、剪切错动变形;仰拱力学作用大致分为三类:水平梁作用,承压作用、软弱围岩加固补强作用;引入围岩劣化理论,发现围岩强度下降和隧道长期变形的主要原因是剪切强度（c,?）的降低。强度劣化模型可有效的表现出围岩实际的强度和变形。（2）不同含水率以及不同围压下的凝灰质砂岩三轴压缩试验所得数据发现:随着试件含水率的增大,试件抗压强度明显下降,应变也不断扩大,说明在三轴压缩试验中,试件受到水的影响呈现出明显的应变软化特征;随着含水率从0%变化到10.8%的过程中,抗剪强度粘聚力c逐渐减小,减小比例分别为11%、22%、31%。（3）数值模拟结果显示:相同疏松层厚度条件下,围岩黏聚力越低,基底隆起位移越大。黏聚力分别下降10%、20%、30%时,监测点最大位移分别为2mm、2.7mm、6.45mm。在围岩相同劣化条件下,随着围岩底部疏松层厚度增加,底部结构隆起位移逐渐增大。优化锚杆设计,进行数值分析,发现锚杆长度为4m和直径为28时,底鼓治理效果最为显著。（4）监测数据结果显示:各监测断面竖直位移值均出现不同程度降低,且最大位移均出现在隧道仰拱中间部位,具有明显的“空间效应”。相关监测数值与治理前相比,位移值均有下降,基底位移最大下降5.3mm,由9.6mm降至4.2mm,说明整治效果显著。（5）采取纵梁、袖阀管和预应力锚杆形成共同受力体系的综合治理措施,通过现场监测发现隧道底部结构的位移最大值从6.3mm降为2.47mm,结构受拉作用明显减少,特别是仰拱中线位置处围岩状态得到了改善。通过模拟结果与监测结果对比来看,竖直位移模拟值与监测值的数值相差不大,变形规律基本一致,治理效果显著,位移值最大下降5mm。论文有图66幅,表25个,参考文献57篇。