随着西部大开发政策到一带一路政策的施行,隧道工程的修建在西部地区基础设施建设和能源资源开发中占据越来越重要的地位,尤其是带有特殊围岩性质的黄土隧道,而现有规范使用的围岩分级法对于黄土隧道的围岩压力计算并不适合,尤其是深埋黄土隧道。因此,本文通过对黄土隧道松动圈的研究,提出了基于松动圈理论的围岩压力计算方法,相关研究内容与结论如下:(1)以银西铁路早胜三号隧道为依托工程,通过现场取样和室内试验,对黄土的物理力学和变形参数进行了测定,为后面数值模拟提供了土层的物理力学参数,并对各参数与含水率变化之间的关系进行了统计和分析,各参数极易受含水率的影响,随着含水率的上升,均有明显下降;通过现场围岩压力测试,得到了深埋大断面黄土隧道的围岩压力值,分析了黄土隧道施工时围岩压力的变化规律,为松动圈的理论计算和围岩压力计算方法的验证提供了基础。(2)对黄土隧道主要支护对象进行分析,认为松动圈内土体自重为黄土隧道的主要支护对象;基于Mohr-Coulomb准则对隧道围岩进行弹塑性分析,得到了有支护情况和无支护情况下的松动圈理论计算公式;通过黄土隧道松动圈的数值模拟,提出了数值模拟时对松动圈厚度进行判定的应力监测法,分析了隧道松动圈的分布特征,主要呈“猫耳朵”状分布,且拱腰处的松动圈厚度要普遍大于拱顶和边墙;通过对黄土隧道松动圈的现场测试,得到了深埋黄土隧道有支护情况下的松动圈大小,并对测试结果进行分析,验证了理论计算和数值模拟的准确性和可行性。(3)通过FLAC3D对黄土隧道松动圈的诸多影响因素进行了模拟计算分析,包括围岩因素(粘聚力、内摩擦角、重度等)和支护参数(支护刚度、时机和超前支护),并对各因素影响的敏感性进行了分析,其中黄土隧道的松动圈变化对围岩的物理力学指标变化比较敏感,尤其是内摩擦角和粘聚力,而支护参数中对支护刚度和支护时机的变化对松动圈厚度的影响较大。(4)基于隧道松动圈的形成,提出了对黄土隧道深浅埋判定和深埋黄土隧道围岩压力计算的新方法。对浅埋隧道围岩压力的计算方法进行了对比分析,确定了适合浅埋黄土隧道的围岩压力计算方法;基于实测围岩压力,将深埋黄土隧道围岩压力计算新方法与其他常用方法进行了对比分析,验证了该计算方法的可行性。