随着中国铁路公路行业的飞速发展,山岭隧道的建造量大幅增加,在隧道穿越不同地层时,隧道基底的围岩条件一般不同,而不同基底围岩类型所造成的隧道仰拱结构的受力情况及破坏特征也就不同;本文通过理论分析、数值模拟与室内模型试验相结合的方式,对各类基底围岩条件下的隧道仰拱受力破坏模式进行了探究,总结出了各类工况的仰拱受力破坏特征。通过对文献及建筑规范的查阅,整理了隧道围岩与仰拱结构的力学计算方法;建立数值计算模型分析了仰拱对隧道整体结构的作用;归纳整理了仰拱的典型破坏模式及造成仰拱病害的影响因素。设计室内模型试验对隧道仰拱底部围岩膨胀的工况进行研究,通过推导相似比,选择合理的相似性材料,探究了简易有效的加载方式来模拟隧道底部围岩膨胀效果;使用应变仪监测隧道模型上各点的应变值,再将应变结果通过力学公式转换为其他力学参数,得出隧道在受到底部竖直向上的膨胀压力时,隧道上各测点随着加载压力的增大,其相应的应力、轴力和弯矩都逐渐增大,相对应的安全系数随之下降,从数据整理结果及试验后的模型现象来看,发生破坏的位置位于仰拱两侧肋部及边墙仰拱连接处。将试验后破坏的模型进行复原,与该工况下数值计算中推测的仰拱破坏位置进行对比,发现数值计算推测的仰拱破坏位置与模型试验的仰拱破坏位置基本对应,且衬砌上各点的内力分布变化规律基本一致。本文探究了围岩膨胀压力、围岩软化效果及工程中的超挖欠挖现象在Midas-GTS-NX有限元软件中的模拟方式;针对隧道工程中可能造成仰拱底鼓开裂的围岩因素与施工因素,分别进行了数值模型的建立与计算。围岩膨胀的条件下分为底部围岩膨胀、侧向围岩膨胀以及一侧偏压膨胀的不同工况;围岩软化的条件下又分为整体软化与部分软化;施工因素主要针对工程中仰拱部位的超挖欠挖,这也是造成隧道基底围岩不均匀的原因之一;通过对各类计算模型结果进行整理分析,得出相应工况仰拱的受力变形规律,推测出其可能发生破坏的位置。本文总结归纳了多种隧道基底围岩条件下的仰拱受力模式,研究成果可为实际工程中类似的隧道工程工况提供参考依据。