随着高速铁路的快速发展,必然伴随大量隧道工程的出现,这主要是因为高速铁路的线路技术标准(平纵断面)要远远高于普通铁路。隧道支护结构的设计是一项非常复杂的工作,但目前的设计大都是依据工程类比法进行,随着高速铁路的大规模发展,建立一个科学合理的支护结构设计方案是一个势在必行的任务。本文针对隧道支护参数优化设计方法主要做了以下研究：(1)在查阅大量国内外相关文献的基础上,全面分析国内外高速铁路的发展、围岩稳定性的分析理论与方法,以及隧道支护机理的理论,并综合比较,以采用合理的支护理论和围岩稳定性研究方法,指导隧道的支护参数设计。(2)选取了影响围岩稳定性的主要因素进行FLAC3D数值模拟,分析了围岩物理力学参数水平、隧道的埋深、围岩的侧压力系数、锚杆的长度、锚杆的间距、喷射混凝土的厚度对围岩稳定性的影响规律,并以此为依据确定了隧道埋深的研究范围。(3)采用正交试验设计方法,对所选影响围岩稳定性的主要因素：地质因素(围岩的物理力学参数水平、隧道的埋深、围岩的侧压力系数)；支护因素(锚杆的长度、锚杆的间距、喷射混凝土的厚度)进行正交试验设计,组成高效的基础样本。(4)在对试验计算结果进行直观分析和方差分析的基础上,进一步确定围岩稳定性的主要影响因素。提出了一种基于灰色系统理论和支护参数性价比的联合评价方法,采用此评价方法对试验结果进行评价,以此评价结果为依据,通过最小二乘法得出隧道围岩优化支护参数的取值函数。(5)选取已建高速铁路隧道作为工程实例,采用本文得到的优化计算公式进行支护参数优化计算,将优化结果与实际工程中的设计进行比较,优化设计效果显著,证明了本文的优化取值函数具有很好的实用性。