随着我国长里程、大埋深隧道日益增多,由于选线和空间位置等的限制,在地质条件较差、复杂、多变的围岩体中开挖隧道不可避免,使得隧道底鼓灾害时常发生。本文结合南吕梁山隧道整治工程,对隧道底鼓变形展开了理论及数值模拟分析,在此基础上提出了较为合理的底鼓整治措施,并对其相关参数进行了模拟优化。论文的主要内容及成果如下:(1)通过南吕梁山隧道相关资料查阅及现场调研,对隧道底鼓原因、底鼓形式及过程进行了分析。(2)利用极限分析定理推导得到隧道底板极限承载力表达式;通过对隧道底鼓围岩应力、速度滑移线场的分析,得到底鼓区域围岩的平均应力及其分布状态和速度大小及方向;通过对隧道底鼓围岩失稳滑移破坏过程的分析,将隧道底板围岩变形区分为三部分:主动破坏区、挤压过渡区和被动破坏区,并得到其运移规律;通过建立隧道底板力学模型及其破坏深度计算模型,推导得到隧道底板围岩最大破坏深度表达式。(3)利用数值软件模拟分析了隧道底鼓变形围岩位移、应力分布、塑性区及运移演化特征,并与隧道实测结果进行分析对比,验证数值模型的可靠性。(4)在综合上述分析的基础上,提出采用底角锚杆、施作仰拱及两者联合的三种隧道底鼓整治方案。通过模拟分析不同整治方案对隧道底鼓的整治效果,并与现场监测结果进行对比分析,此外还通过数值模拟对整治方案中底角锚杆的锚固参数(底角锚杆倾角、长度、间距和直径)和仰拱参数(仰拱厚度、曲率半径)进行优化分析,在实际应用中取得了较好的整治效果。