隧道开挖过程中,由于地质情况的复杂性和施工工艺的局限性,围岩超挖不可避免。目前围岩超挖的处治仅凭经验,缺乏理论支撑,因此,对围岩超挖回填材料的理论研究就十分迫切。区间分析理论随着区间数学的发展而日益成熟,成为处理工程模糊性、不完备性的强有力工具,在实际工程中应用越来越广泛。本文将区间分析引入隧道工程,研究隧道回填材料属性,做了以下几方面工作：1、对不同级别围岩的参数进行区间分析。对围岩和衬砌参数进行统计分析,在此基础之上,对统计结果进行区间分析,得到围岩参数的区间值和衬砌参数的统计值,据此来处理工程实际当中参数的模糊性和不完备性。2、利用力学理论、区间分析、刚度匹配等方面知识,推导出隧道回填层合理刚度的区间模型。根据实际情况,提出了刚度匹配系数这一概念,对所得到的模型进行有效简化,将隧道衬砌受力和衬砌几何尺寸有效的联系起来,简化了模型的输入参量。3、基于力的平衡和位移协调两个原则,运用区间数学解出隧道回填层合理刚度的区间模型,得到不同围回填层合理刚度以及弹性模量的区间值,为隧道超挖回填材料的选取提供依据。4、利用刚度匹配系数,探索了新的隧道衬砌设计方法。此方法所需要输入的参数简单易得,简化了设计过程,使衬砌的设计简单高效,为隧道衬砌设计提供更多参考。5、运用有限元计算软件ANSYS计算了选用不同回填材料时衬砌的位移、应力,计算所得的结果与预测结果吻合,成功的验证了理论分析的回填层合理刚度的正确性。