近年来,随着西部山区开发以及环保要求的提高,隧道工程越来越受到人们的青睐,同时这也增加了隧道设计难度。其中隧道穿越山谷地段时,由于地形条件限制和山谷内杂土回填,隧道设计将面临穿越或下穿山谷地形回填土地层等问题,回填土地层因土体种类较多且围岩强度低,导致隧道施工中围岩易发生变形破坏。围岩变形是评价隧道稳定性的重要指标,也是衡量隧道设计的基本准则之一,因此对隧道穿越或下穿回填土地层时围岩变形控制研究有重大的意义。国内外学者针对如何减小围岩变形提出了许多稳定措施,其中超前支护预加固措施对减小围岩变形效果较为显著。本文结合理论分析、数值模拟和实际工程案例等手段针对浅埋隧道穿越或下穿山谷地形回填土地层如何选择合适的超前支护展开研究。主要研究内容如下:（1）通过调研收集隧道穿越或下穿山谷地形回填土地层实例工程资料,建立地质模型Ⅰ、地质模型Ⅱ和地质模型Ⅲ三种隧道穿越模型。分析了不同地质模型中围岩地质特征和强度特征;研究了回填土分类及其变形特点;分析了常见的超前支护措施作用机理;对山谷地形回填土地层中隧道超前支护优化方案选取进行了分析。（2）采用有限元软件对地质模型Ⅰ、地质模型Ⅱ和地质模型Ⅲ分别进行数值模拟;对超前支护措施支护参数（钢管直径、钢管间距、钢管长度）共96种工况进行数值模拟;对不同超前支护措施在有限元软件里的加固机理的实现进行了分析。基于拱顶沉降累计值、地表沉降累计值和围岩应力变化对比分析三种模型有无超前支护施作时围岩变形控制情况,得出有超前支护时隧道围岩变形趋于稳定时间较短、累计沉降量和围岩应力有效的减少;基于拱顶累计沉降值对比分析同一地层中不同支护参数下围岩变形控制情况,得出超前支护措施随支护参数的变化规律并给出最优支护参数;基于拱顶沉降变化规律、沉降累计值对比分析同一地层中不同超前支护措施支护效果,得出各地层最优超前支护方案。（3）结合金山隧道工程穿越Ⅴ级围岩区间对模型Ⅰ研究结论进行验证。依据模型Ⅰ研究得出的最优超前支护方案对该区间进行数值模拟,分析围岩变形规律及沉降值并与原施工方案监控量测数据对比得出:本文研究提出的支护方案下累计沉降值较小;两种方案下隧道拱顶、地表沉降变化趋势基本一致。