大断面既有隧道扩建是近年来为解决既有隧道结构年久老化、耐久性功能失效、可容纳交通量不足等问题而发展起来的一种隧道修建方法。它在断面、跨度、开挖过程等方面不同于普通的一次性开挖成型隧道,其应力重分布及结构受力的情况更加复杂。本文综合运用文献调研、数值计算、理论分析、现场监测的方法,对大断面既有隧道扩建方案进行了研究,研究结论可为类似大断面既有隧道扩建工程的设计施工提供参考。主要研究工作及结论如下:（1）调研国内外大断面既有隧道扩建实例及扩建方法研究现状,对国内外学者关于大断面既有隧道扩建的理论及实验研究进行调研,提出目前国内外研究中存在的问题。（2）介绍依托工程概况及难点,分析隧道扩建中围岩稳定影响因素,在调研山岭隧道基本施工方法和开挖方法的基础上,提出了六种可行的扩建方案,并对不同扩建方案进行了讨论。（3）利用Midas GTS NX软件建立三维有限元模型,对不同扩建方案进行了计算,选取不同扩建方案下的拱顶沉降、围岩应力、塑性区分布、支护应力等特征进行扩建方案施工力学研究分析。（4）基于层次分析法,综合考虑技术指标和经济指标,根据依托工程的施工条件及工程难点设定各指标重要性测度,经过层次分析法计算得到推荐结果,推荐“单侧先左后上”方案为隧道扩建方案。（5）对依托工程进行监控量测,分析试验段隧道扩建过程中围岩压力、拱架受力以及顶部沉降的特征,得到了推荐扩建方案下的围岩变形、支护受力变化规律,并对推荐扩建方案应用效果进行了评价。另外,将顶部沉降监测数据与前文数值模拟结果进行了对比,验证了前文中数值模型参数及建模方法的合理性及有效性。