随着我国基础设施建设需求日益增加,高速公路将大量修建。由于我国山岭众多,地形高差起伏较大,隧道工程被广泛运用。难免出现了一些特殊的隧道形式,地形偏压隧道便是其中的一种。当前偏压隧道的判定只有铁路上的判定标准,相比铁路隧道,公路隧道在断面形式、尺寸上都不尽相同,因此,使用铁路隧道规范对公路偏压隧道的判定存在不足。本文以模型试验的方式对地形偏压隧道的偏压程度判定开展研究,并对不同偏压程度状态下二衬稳定性进行分析。(1)依据相似定理制作隧道模型,使用7组千斤顶对隧道模型施加偏压,以模拟各种地形偏压条件,按每种地形偏压条件加压完成后,监测各地形偏压条件下径向围岩应力及初衬与二衬间应力。利用隧道各对称位置的围岩径向应力定义偏压系数,以偏压系数衡量隧道的偏压程度,最终做出地形偏压隧道偏压程度判定表。(2)采用荷载结构法,对不同偏压程度状态下二衬稳定性及变形情况进行数值模拟分析,分析的结果为轻微偏压及稍严重偏压各单元安全系数均符合设计要求,严重偏压情况下个别部位二衬存在不稳定单元,主要分布于拱顶及深埋侧拱肩。水平最大位移与竖直最大位移随着偏压程度的增加而变大,竖直最大位移出现在拱顶,水平最大位移出现在深埋侧拱肩。(3)对严重偏压情况下,对不同厚度的二衬稳定性进行研究,得到了二衬安全系数随二衬厚度增加而增加、水平位移最大值及竖直位移最大值随二衬厚度增加而变小的关系。并通过设立综合造价目标函数,确定该隧道严重偏压情况下的衬砌厚度及配筋造价最小值,即为,在严重偏压条件下即经济又安全的二衬结构设计方案。