我国西部地区地形和地质情况复杂,隧道施工过程中往往需要穿越富水区、断层破碎带等不良地质区,在施工过程中隧道极易发生局部坍塌,大变形和涌水等工程问题。因此,为了保证不良地质段隧道的安全开挖,研究隧道开挖前的预加固技术以及开挖过程中的施工工法和支护结构是必要而迫切的。本文以秦裕不良地质段隧道为研究实例,结合隧道的气象水文条件、地形地貌、地质特征以及预加固技术的作用机理和适用范围,提出了秦裕不良地质段隧道的预加固方案;分析了隧道开挖时突水突泥的可能性,建立了秦裕隧道最大涌水量简化计算模型,提出了秦裕不良地质段隧道开挖的预加固方案,优化了隧道的施工工法和支护方案,并采用动态监测的方法分析了隧道的稳定性。最后,利用有限元软件分析了水力耦合作用下隧道围岩应力和变形以及衬砌结构的受力特点,并通过和力场单独作用的隧道对比分析,得出了水力耦合作用下隧道的变形特点。具体为:(1)详细分析了预加固技术的作用机理和适用范围,结合秦裕隧道不良地质段特点,提出了秦裕隧道洞口和穿越极破碎围岩段管棚、超前小导管和锚杆相结合的预加固方案和具体实施方式,优化了锚杆的长度、倾角和注浆量;(2)结合秦裕隧道气象水文条件、地形地貌特征和不良地质构造等情况,分析了秦裕不良地质段隧道突水突泥的可能性,建立了秦裕隧道最大涌水量简化计算模型,计算了秦裕隧道最大涌水量,并与隧道开挖时的实测值相比较,得出该方法计算的结果与实则测值较为接近;(3)提出了秦裕不良地质段隧道局部坍塌和大范围涌水的预防措施,制定了隧道开挖时的预测预报和实时动态监测方案,结合现场动态监控数据分析了秦裕隧道开挖后支护结构的变形和隧道的稳定性;(4)利用有限元软件建立了水力耦合作用下隧道开挖的计算模型,分析了在渗流场和力场作用下隧道支护结构的受力和变形特点,并与力场单独作用时隧道支护结构的受力和变形进行对比分析,得出结构的受力和变形特点的差异性,为陇南地区相关富水隧道开挖提供了指导。