近年来随着我国公路交通事业的不断发展,以及交通量的日益增长,三车道及其以上的大断面特长公路隧道不断涌现。在我国西南地区,特长隧道往往会穿越富水岩溶地层,对于“以排为主”的隧道,如遇阵发性大量降雨或者隧道排水系统堵塞失效的情况下,隧道结构将承受一定的水压力,如遇衬砌背后存在空洞,将使结构受力复杂化并危及隧道结构的安全,因此,亟需开展扁平大断面隧道结构的受力特性研究。本论文依托重庆双碑隧道工程,通过结构内力现场测试、室内缩尺试验以及数值模拟相结合的手段,对扁平特大断面隧道的结构内力特点和破坏形态进行了研究,主要研究内容和成果如下：1)利用依托工程,选取了Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩富水地层代表性断面进行衬砌结构内力现场测试,分别对“以堵为主”和“以排为主”地段的隧道结构的内力和安全系数进行了对比,分析了三车道和紧急停车带断面的结构的安全性,得出了隧道结构安全性的控制部位。2)开展缩尺模型试验,利用围岩压力加载装置和非圆形断面均匀水压加载装置分别模拟围岩压力和水压力的作用,考虑不同水头高度、衬砌背后空洞位置等影响因素,对三车道及紧急停车带断面衬砌结构受力进行了测试,分析了隧道结构破坏形态,得出了结构受力特点、结构内力随水压力的变化规律,给出了类似结构出现裂缝时的临界水头高度建议值。3)基于流固耦合机理,运用有限差分软件FLAC3D建立了15组数值模型,假定隧道排水系统失效,考虑不同水压力的作用(0/10m/20m/30m),对二次衬砌背后水压力、衬砌内力及安全系数进行了计算,得出了二次衬砌背后水压力的分布规律、衬砌内力分布及变化规律和安全系数变化规律,分析了衬砌背后空洞位置以及拱顶和边墙空洞的大小对隧道结构的影响。