随着交通事业的迅速发展，国内外公路大跨度隧道的建造不断增多，当前对大跨度隧道的相关研究较少，特别是大跨度隧道断层破碎的施工经验并不丰富，由于隧道跨度增大，将会影响到围岩稳定、支护形式等工程问题。所以在隧道建设中，对受力比较复杂的大跨度隧道断层破碎带处的围岩衬砌荷载作用与变形特性的研究具有重要的理论和工程意义。本文结合科研项目“南方山区公路隧道施工安全保障与结构长期稳定技术研究”，以广西某大跨度隧道为依托工程，首先，在隧道测试断面处埋设压力盒、表面应变计、钢筋计以及混凝土应变计等测试元件，对大跨度隧道围岩衬砌结构进行监控，通过对比普通断面与断层破碎带处断面测试结果，得出了断层破碎带围岩条件下大跨度隧道围岩衬砌结构荷载分布与变形特性以及初衬与二次衬砌结构分担荷载比。其次，利用有限元软件ANSYS对大跨度隧道断层破碎带围岩区域进行数值模拟，分析了大跨度隧道断层破碎带开挖结束之后和二次衬砌施作后围岩、初期支护结构和二次衬砌的结构荷载作用与变形特性。最后，依据现场元件测试和有限元数值模拟分析结果，总结了大跨度隧道断层破碎带围岩衬砌荷载作用与变形特性，可以对隧道施工进行指导和反馈，同时也为今后有关类似地质条件下的隧道建设提供一定的施工和设计经验。