本文在综合分析当前大断面黄土隧道发展的基础上,依托郑西客运专线黄土隧道工程背景,以解决高速铁路大断面黄土隧道关键施工技术为出发点,应用有限差分法及大型通用有限元软件ANSYS等计算手段,对湿陷性黄土隧道地基加固处理,不同施工工法及二次衬砌结构安全性能进行了分析和研究,得出了一些有益的结论和建议。 针对湿陷性黄土地基,提出了水泥土挤密桩的复合地基加固方案,并对洞口斜切段、洞口明洞段、洞身暗挖段及桥隧相连段进行了地基沉降的三维数值分析,论证了地基加固措施的合理性,并提出了指导性建议。 应用数值计算方法,对不同工法的隧道施工阶段初期支护三维力学性能进行了分析,研究了弧形导坑台阶法、中隔壁法(即CD法)、中壁交叉法(即CRD法)及双侧壁导坑法等工法条件下初期支护的安全性能及围岩变形约束效果,评价了不同工法的优劣性,并给出了相应条件下的推荐工法。 对浅埋、深埋、地震区、偏压及明洞等不同情况下的二次衬砌结构进行了计算分析,并作出安全性评价。 以上研究成果已用于指导设计实践,并取得了良好效果。