本文研究了压力拱边界,对其影响因素进行了探讨,包括探究埋深、围岩力学性质和跨度对压力拱边界的影响,在此基础上进行了非线性回归,得到围岩压力临界埋深和计算边界的表达式,进而得到基于压力拱理论的围岩压力公式。将强度折减法应用在铁路隧道中,仅折减粘聚力或内摩擦角结果差别太大,又考虑到两者发挥作用的时机和程度不同,通过理论推导和数值模拟探究两个变量之间存在的联系,进而推导出安全系数的表达式。但是,岩石的变形参数和强度参数之间存在内部联系,两种参数之间一个变化会导致另一个也随之变化。总结了弹性模量与抗剪切强度的关系、泊松比与内摩擦角的关系和抗拉强度与抗剪切强度之间的关系,提出了八种不同的折减方案。最后得出,同时考虑变形参数与强度参数协调折减的方案所得的安全系数最小,按此方案设计最安全。复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌共同构成的承载体系,但是这两种结构在复合式衬砌中的作用目前依然存在不同认识。本文通过大型软件ANSYS进行了数值模拟,并作出了理论推导。分析了复合式衬砌中初期支护和二次衬砌变形协调的关系,以圆形隧道为研究对象,理论推导出二次衬砌的荷载承担比例,并且用ANSYS进行了验证。并讨论了荷载分担比例受支护厚度和侧压力系数的影响。