隧道工程结构模拟试验系统是以中铁隧道集团的委托项目为支撑,用于模拟隧道开挖环境、开挖方法及步序而专门研制的。通过设计该隧道加载平台进行无水及高压水环境下围岩及隧道结构的相互作用、结构受力及变形等模拟试验研究,来满足实际生产施工需要,从而提高施工效率。本论文以液压加载系统为研究对象,主要针对液压加载系统的控制方法和可靠性进行分析。研究过程中,首先针对试验台需要126个液压缸实现加载的特殊工况要求,提出了分组并联控制的加载方案,分别采用伺服阀和减压阀作为液压控制元件,建立力控制系统数学模型和仿真模型,对比不同PID参数下的力仿真曲线,设计最佳的控制策略,为最终试验台加载实验提供理论参考；然后基于故障树分析方法对液压系统进行定性定量分析,理论计算系统可靠度和各底事件的重要度,确定了最容易出故障的液压部件,同时对比了伺服阀系统和减压阀系统的可靠度,分析了分组并联控制对液压系统可靠度的影响,提出了一系列改善可靠性的措施；最后对系统进行软硬件设计,完成试验台研制工作,在试验台基础上,对系统进行力加载实验,以S7-300PLC作为控制器,实现数据采集、电压输出、闭环控制和串口通信等功能,并基于MFC编写人机交互界面显示伺服阀系统和减压阀系统在最佳控制策略下的力加载实验曲线,与仿真结果进行对比分析。结果表明,采用分组并联控制方法可以实现多个液压缸力同步加载,且减压阀系统的控制效果明显优于伺服阀系统,加载范围可达1-40t,各吨位加载精度均在1%以内,充分模拟了隧道开挖力环境,为下一步研究隧道开挖方法和步序奠定实验基础。