近年来，随着我国公路，特别是高速公路的迅速发展，公路隧道建设已经进入大发展的新时期，丘陵地区日益增多的浅埋隧道建设已经对施工技术提出了更高的要求。本文在现有隧道工程施工过程数值模拟的基本理论和分析方法的基础上，应用平面应变弹塑性以及三维弹塑性模型和有限单元法研究了浅埋隧道施工过程中围岩及支护结构力学行为变化过程，并将其应用于实际工程，取得良好效果。首先本文结合河南岭南高速公路分水岭隧道实际工程，应用平面应变弹塑性模型对实际工程中较常见的三种施工工序进行了施工模拟，并分析了它们各自的围岩和支护结构的受力变形规律，经过比较，得出台阶法较为适合修建该浅埋公路隧道的结论，并被设计施工单位接受；通过与隧道围岩位移实测值的比较，认为数值模拟分析中得到的施工过程中隧道围岩应力场、位移场和塑性区域变化规律，以及支护结构的内力变化规律基本与实际情况相符合，从而可以更好地监控和指导现场施工。最后利用APDL参数化设计语言，在ANSYS程序内部二次开发了针对浅埋公路隧道的三维有限元数值仿真分析程序，并结合分水岭隧道工程进行施工过程数值仿真分析，得出隧道围岩应力与位移时空变化规律，以及支护结构内力空间分布规律，并模拟了偏压车辆荷载对隧道围岩应力场的影响，通过与现场量测结果比较，验证了数值仿真结果的合理性。