随着国家经济的高速发展,越来越多的隧道将在西部山区修建,隧道向着“长、大、深、难”方向发展,因而隧道在修建和运营中往往要面临大量复杂的工程技术难题,其中以高地应力软岩引起的隧道挤压性大变形问题尤为突出;结合国内外文献可知,针对挤压性大变形铁路隧道的设计和施工阶段,已有大量深入的研究;而在运营阶段,针对挤压大变形铁路隧道衬砌结构的长期影响规律,还有待进一步研究。本文依托《川藏铁路修建关键技术研究》科研课题,对严重挤压性大变形段铁路隧道进行了研究,主要研究工作如下:(1)通过文献调研,初步明确了列车荷载长期作用对隧道结构的损伤劣化规律,初步得到了围岩蠕变效应对隧道结构荷载和安全性的长期影响规律。(2)基于损伤力学基本理论,并采用有限元软件ANSYS Workbench模拟列车荷载疲劳损伤,建立了铁路隧道二次衬砌损伤劣化分析方法,得到了单线、圆形和双线三种断面的二次衬砌损伤发展和分布规律,探明了二次衬砌结构刚度劣化规律,明确了强度应力比对二次衬砌损伤的影响规律。(3)采用Burgers蠕变模型,得到了严重挤压性大变形段铁路隧道二次衬砌蠕变荷载发展和分布规律,明确了隧道断面形式和强度应力比对二次衬砌蠕变荷载的影响规律。(4)结合二次衬砌的刚度长期劣化规律和蠕变荷载的长期发展规律,建立实体单元的荷载结构模型,给出了严重挤压性大变形段铁路隧道二次衬砌安全性的长期变化规律,得到了严重挤压性大变形段铁路隧道最优断面形式,同时提出了单双线隧道断面优化设计方法。