在山区交通建设中，深埋长大隧道的数量越来越多：深埋地下工程中易于形成高地应力现象。高地应力对地下工程围岩稳定性及隧道支护结构的影响比较显著，隧道主体结构受力特征同一般交通隧道有较大的差别。研究对象工程苍岭隧道最大埋深768.2m，总长度约2×7500m，隧道区穿越的岩体完整性好，强度高，现场实测的初始应力值高达22MPa，本文以其为研究对象，采用室内模型试验和数值模拟相结合的方法，研究了不同应力场下隧道主体结构的实际力学形态，为隧道运营期间主体结构安全监控及工程维护提供基础数据。论文所作的工作及主要研究成果有：1、根据CS1、CS2和CS3三个钻孔的现场实测的地应力信息来回归、反演初始地应力场，获得了整个隧道线路轴线方向地应力场的分布情况，为进一步分析隧道结构的力学行为提供了最基础的参考资料。2、室内模型试验以几何相似比(1：35)和容重相似比(1：1)为基础相似比，实现了各控制物理力学参数的全相似性；以苍岭隧道现场布置的长期安全监控断面为试验对象，严格模拟了原始地应力场下隧道的修建过程，并对建成后的隧道结构进行加载破坏性试验，分析了公路隧道结构在施工及运营初期的力学行为特征。3、采用有限元法对洞口浅埋偏压段进行了二维弹塑性数值模拟，分析了围岩及支护结构的应力、位移的变化规律，同时，采用荷载—结构模型对扩大断面二次衬砌的安全性进行了评价。