随着国家交通建设的快速发展,大断面公路隧道越来越多。对于三车道大断面公路隧道,由于其跨度及开挖断面较大,结构受力更加复杂,常出现围岩大变形、垮塌、衬砌结构开裂破坏等工程灾害。为了保证施工安全,对于复杂地质条件下的大断面隧道需要结合实际工程对其开挖方法、围岩稳定性等进行系统研究。本文依托云南省宜石高速公路山冲箐隧道,采用数值模拟和现场监控量测相结合的方法,对红层地质三车道大断面隧道施工关键技术及围岩变形控制措施进行了系统研究,主要研究内容及结论如下:(1)系统总结了滇中红层形成的地质年代、在我国的分布区域、结构特征及其工程性质,并简要介绍了依托工程-山冲箐隧道的地质概况。(2)采用数值模拟的方法对山冲箐隧道IV级围岩段在全断面法、台阶法、三台阶法、交叉中隔壁法等四种不同开挖方法下的施工稳定性进行了模拟研究,通过对不同开挖方法下围岩变形、喷混结构应力、锚杆结构应力、围岩塑性区范围及各种方法的优缺点等多方面综合比较分析,建议山冲箐隧道IV级围岩段采用台阶法施工。(3)制定了六组不同台阶高度工况(4m、4.5m、5m、5.5m、6m、6.6m)和四组不同台阶长度工况(6m、8m、10m、12m),采用数值模拟的方法对台阶法的开挖参数(台阶高度和台阶长度)进行了优化研究。基于数值模拟结果,从围岩变形和支护结构受力等多方面综合对比分析,建议山冲箐隧道IV级围岩段上台阶高度取为6.6m,台阶长度为6m。(4)采用数值模拟的方法对山冲箐隧道V级围岩段在三台阶法、交叉中隔壁法、双侧壁导坑法等三种不同开挖方法下的施工稳定性进行了模拟研究,通过对不同开挖方法下围岩变形、喷混结构应力、锚杆结构应力、围岩塑性区范围及各种方法的优缺点等多方面综合对比分析,建议山冲箐隧道V级围岩段采用三台阶法施工。(5)基于山冲箐隧道IV级围岩段和V级围岩段的监控量测数据,分析了围岩变形、围岩压力和钢拱架轴力的变化规律,并将监测结果和数值模拟结果进行了对比分析,验证了IV级和V级围岩段所采用的施工方案的合理性。