随着社会经济的快速发展,各区域之间的联系更加密切,对高速公路隧道的改扩建任务迫在眉睫。随着隧道向更大跨度的发展,结构的安全性更难得到保障。为了更好地了解隧道扩建施工过程的围岩及支护结构的受力和稳定性,以福建省厦蓉高速后祠隧道扩建工程为背景,依托ANSYS有限元软件平台,对软弱围岩隧道的扩建施工过程进行分析。论文研究的主要内容以及主要结论如下:综述了国内外软弱围岩隧道原位扩建的研究现状,依据公路隧道改扩建原则并结合工程实际,比选出适合依托工程的软弱围岩隧道原位扩建形式:后祠隧道右线改扩建工程应选用原位单侧扩建形式。对有限元模拟中所涉及的弹塑性力学基本原理做了简要概括,介绍了隧道扩建施工过程在ANSYS中的实现方法。详细研究了软弱围岩隧道扩建施工方法,分析了不同施工方法下的地表沉降、洞周位移、围岩应力和支护结构的受力情况,研究结果表明:为确保施工过程的安全,应采用交叉中隔壁法(CRD法)。根据选取的施工方法,对隧道扩建施工过程进行了有限元分析。分析了施工过程中围岩应力和变形规律以及对既有隧道的影响,结果表明:地表沉降槽略有偏移,沉降曲线具有不对称性;隧道断面呈现明显不均匀沉降和水平位移;压应力集中产生在隧道各导坑断面拱脚处;既有隧道产生的位移较小,扩建开挖对既有隧道的影响不大。采用隧道扩建现场监控量测技术,对后祠隧道右线进口软弱围岩隧道的地表边坡、周边位移及拱顶下沉进行监控量测,展示了施工过程中监控量测所得数据和分析结果,并与数值模拟进行了对比分析。依据监控量测结果,对后续的施工过程进行优化,对扩建提出意见建议,确定最佳施工工艺和施工方法。研究结果为工程实践及类似工程的施工提供了参考。