近年来,隧道和地下工程得到前所未有地迅速发展,我国隧道及地下工程正朝着复杂艰险山区、跨江跨海通道和地下深部发展,各种大规模、复杂结构形式和高建造难度隧道及地下工程不断涌现。为了解决在浅埋隧道下穿建筑或软弱破碎地层地段施工时可能发生围岩失稳、地表沉降过大和冒顶等问题,管幕支护技术在大量浅埋隧道和地下工程中被采用。而以工程经验为主的管幕设计参数选取,已无法满足当前隧道和地下工程面临的种种挑战。因此,本文通过理论分析、数值模拟和工程实例相结合的手段对影响管幕设计参数选择的多种影响因素进行研究,主要工作如下:（1）总结了浅埋隧道开挖地层变形规律和管幕支护下浅埋隧道围岩稳定性理论。通过查阅国内外相关参考文献,对国内外管幕支护研究成果进行了总结;分析了影响浅埋隧道回填土地层变形的影响因素;总结了回填土地层围岩的变形规律、浅埋隧道地表沉降规律和浅埋隧道地表沉降预测公式;研究了衬砌支护下隧道开挖掌子面前方地层变形、掌子面挤出变形及掌子面后方围岩变形规律;系统论述了管幕支护下浅埋隧道的地层变形、掌子面稳定和管间土稳定理论;分析和总结了目前对管幕设计参数有关的研究。（2）研究了管幕支护机理,同时推导了管幕选型的公式。分析了管幕支护下隧道围岩和管幕的受力变形过程;以拱顶管幕支护钢管为研究对象建立了力学模型,对回填土地区,浅埋隧道管幕的单根钢管的受力进行了分析,并给出了计算公式;同时,对影响管幕设计的因素进行分析,发现在埋深一定的情况下隧道断面尺寸、围岩级别对管幕设计参数的影响较大,开挖循环进尺、开挖方法、开挖步距以及管幕支护段长度对管幕变形影响较小;采用Pasternak双参数弹性地基梁理论推导了隧道埋深与管幕的钢管直径和钢管间距之间的隐式公式;该公式涉及的参数较多,基于遗传算法,利用软件计算出了不同埋深情况下的理论钢管直径和钢管间距,并拟合了埋深和钢管直径和钢管间距的关系,直观的呈现了埋深和钢管直径和钢管间距的关系。（3）研究了浅埋隧道回填土地层埋深和断面尺寸对管幕的钢管直径和间距的影响。通过有限元分析方法,对不同埋深和不同隧道断面尺寸情况下,不同钢管直径和不同管幕钢管间距共102种工况进行了数值模拟,基于拱顶沉降、管幕钢管挠度和路面沉降进一步研究了埋深和断面尺寸等因素对管幕的管径和钢管间距的影响,给出了回填土层下不同埋深和不同跨度条件下合理的钢管直径和钢管间距建议值;拟合了埋深和钢管直径、埋深和钢管间距、隧道跨度和钢管直径和钢管间距之间关系;将数值模拟得到的钢管直径和埋深的关系与基于Pasternak双参数弹性地基梁理论推导的钢管直径和埋深的关系进行了对比,发现两种情况得到的埋深和管幕设计参数之间的关系的趋势基本一致;另外,将隧道埋深和隧道跨度对管幕选型的影响进行了显著性分析,表明,隧道埋深对管幕选型的影响远远大于隧道跨度对管幕选型的影响;隧道扁平率对管幕选型存在一定影响。（4）以猫垭口隧道工程为例,将数值模拟和现场监控量测得到的数据进行了对比,同时对原管幕设计参数进行了优化。基于猫垭口原管幕设计参数不变情况下使用有限元软件模拟了猫垭口隧道沉降,并与现场监控量测结果进行了对比,发现有限元模拟结果和现场监测结果的趋势基本一致;同时使用基于Pasternak双参数弹性地基梁理论推导的公式对重庆猫垭口隧道原管幕支护工程参数进行优化,通过有限元模拟了原管幕设计参数与设计参数优化后的两种工况表明:参数优化后的管幕满足强度、刚度和稳定性要求,成本也得到有效控制。本文得到的管幕设计参数建议值对与本工程接近的工程可以参考,本文基于Pasternak双参数弹性地基梁理论推导的关系可用于各类工程设计及施工参考。