由于偏压隧道的复杂性,通过工程类比法设计出的初期支护在实际工程的施工和运营期间出现了许多问题,因此对于地形偏压隧道的初期支护结构有必要进行深入的研究、优化设计。本文结合在建隧道的浅埋偏压段,通过资料调研、理论分析和数值模拟对偏压隧道的初期支护体系提出锚杆长度、锚杆间距和喷混凝土厚度的优化设计。本文采用MIDAS/GTS/NX有限元数值模拟软件建立二维数值模型,根据原设计方案与《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)设计出锚杆长度、间距以及喷射混凝土层厚度的各个工况,进行模拟分析研究,最终结合工程经济性做出优化设计。通过研究得出以下成果:1.根据回头沟隧道工程地质条件,几何参数和围岩的物理力学特性建立了相应的数值模拟模型,利用数值方法对偏压隧道初期支护进行了模拟分析。给出了各设计工况产生的隧道特征位移、衬砌轴应力与弯矩、围岩塑性区、锚杆轴力等,并对其进行研究分析。最终给出回头沟隧道IV级和V级围岩条件下初期支护的优化设计方案。2.分析比较了埋深为5m,10m,15m,地表倾角为15°,30°,45°各组合条件下,隧道不同初期支护设计的支护效果,通过比较塑性区分布情况以及围岩压力,周围位移,衬砌受力,可知:(1)对于偏压隧道,埋深和地表倾角均会影响到隧道初期支护的受力,因此要综合考虑隧道的埋深和地表倾角。(2对于偏压隧道,采用非对称的支护结构设计较对称设计更为合理。3.依据优化方案,对该隧道的施工进行指导,保障其安全与稳定。