我国未来几年脱贫攻坚将全面建成小康社会,农村公路建设也迎来大发展以及技术标准的大提高,农村公路隧道将由“单车道”提升为“两车道+两侧人行道”的大跨度、大断面隧道。在农村公路财政预算不充足、施工技术设备水平较低、建设工期较为紧迫的特殊情况下,如何较为经济安全修建较大跨度、大断面隧道就成为本篇论文选择研究背景。本文以重庆潼南双江古镇磨盘坡隧道为工程依托,开展了大跨度、大断面隧道开挖方案优化的研究工作。本文所做的主要研究工作如下:①介绍了磨盘坡隧道的工程地质、工程设计和原设计施工方案,以及随着施工技术进步带来隧道全断面或大断面开挖工法的演变。这为之后对磨盘坡隧道开挖方案的优化研究,提供新的思路和理论基础。②结合大跨度、大断面隧道的结构特点与受力特性,分别选取单侧壁导坑法、三台阶七步开挖法、双侧壁导坑法以及上下二台阶法这四种不同工法,利用MIDAS GTS NX进行开挖全过程三维数值模拟。发现单从隧道施工安全角度考虑,双侧壁导坑法效果最佳,但四种工法对应的隧道结构整体的竖向、水平位移,关键点位的竖向、水平位移的结果,均满足要求在规定范围内。③对四种不同工法的数值模拟结果,引用运筹学理论知识里的层次分析法,在以施工安全、工程质量、施工成本、施工进度、施工技术要求为标准层的条件下进行定量比选。得到各方案层权重,其从大到小排序为:上下二台阶法为0.4312,三台阶七步开挖法为0.2163,单侧壁导坑法为0.1918,双侧壁导坑法为0.1607。确定上下二台阶法为磨盘坡隧道最优开挖方案。④对上下二台阶法的开挖断面形式进一步优化,选取借鉴前辈经验以及现场施工技术人员反馈总结提出二台阶新四步开挖法,以及传统上下二台阶法、预留核心土台阶法、二台阶带仰拱开挖法,这四种不同上下二台阶法进行三维数值模拟分析,综合比较选取二台阶新四步开挖法进行开挖。⑤对二台阶新四步开挖法的开挖台阶高度和台阶长度进行优化,通过数值模拟分析六组不同开挖台阶高度和七组不同开挖台阶长度,得到选取洞跨最宽分界处的0.68H作为台阶高度,L=9m～L=12m的范围作为台阶长度的结论。⑥展现二台阶新四步开挖法在磨盘坡隧道实际开挖过程中运用情况,并介绍隧道工程中监控量测的目的及意义,将实际监控量测数据与之前数值模拟结果进行对比,发现数值模拟结果与实际监控量测的沉降值在一定程度保持一致。验证了优化方案的实际可行性以及三维数值模拟的真实正确度。