为了研究黄土公路隧道洞口段支护结构的力学特性,以国道主干线青岛～银川陕西境吴堡至子洲段高速公路刘家坪2号隧道为依托,结合隧道的地质条件和工程条件,在隧道洞口段选择了三个断面作现场试验研究,其中一个是套拱断面,另外两个是Ⅵ级围岩断面。在所选择的三个断面中布设了测试元件,对黄土隧道洞口段的套拱基座压力、钢拱架应力、混凝土应力、锚杆应力、纵向连接筋应力、围岩压力、喷射混凝土应力、初期支护与二次衬砌间的接触压力、二次衬砌混凝土应力、二次衬砌钢筋应力等,随着时间的变化规律及其分布特性,进行了现场监控量测,并应用有限元软件(MIDAS/GTS),对黄土隧道施工过程中洞口段支护结构的力学特性,进行了有限元数值模拟分析,而后将实测值与计算值进行了对比分析。主要研究成果包括:1、隧道洞口段支护结构中的套拱和管棚支护结构的支护作用明显,其力学状态较为复杂,套拱受力主要来自于管棚,套拱中钢拱架、喷射混凝土的受力皆受管棚受力状态的影响,其规律性受空间效应影响较大。2、测试及计算结果表明,在隧道洞口段施工中,拱部下沉最终值大于净空收敛最终值,因此,施工中控制拱部下沉非常重要。3、洞口段在钢架支护条件下,拱部锚杆受压,与设计目的不符,建议取消拱部系统锚杆,加强锁脚锚杆;初期支护中纵向连接筋受力较大,表明其对防止钢架发生扭曲变形,保护和加强支护的整体性有很好的作用,这对隧道的稳定和安全施工是很有利的,应在设计与施工中得到足够的重视。4、洞口段的监测结果表明,二次衬砌在冬季受拉应力,且应力值较大,建议在黄土隧道洞口段及短隧道的二次衬砌中配筋。5、有限元分析结果的应力分布规律与实测数据吻合较好,但其数值大小却有一定差距,这也反映了岩土工程的复杂多变性。本文的研究成果对黄土隧道洞口段的设计和施工,具有指导意义和参考价值。