在我国“十三五”发展规划和交通强国建设纲要中,明确提出了强化前沿关键科技的研发,和对引发交通产业变革的前瞻性、颠覆性技术的研究。目前,我国正处于构建交通运输网的黄金机遇期,其中,铁路隧道已突破16000座,总长度突破20000 km,以凿岩台车为代表的大型机械化隧道施工日趋完善,隧道施工逐步由人工施工向机械化施工转变,与此同时,涌现出了一些结构复杂化、管理信息化、施工智能化的创新性技术。如今,我国综合实力已发生了质的飞跃,山岭隧道的建设正向全工序智能化施工前进,但是目前山岭铁路隧道在施行机械化、无人化施工的道路上仍需解决和处理各种层出不穷的难题。因此,本文在兰州工程建设指挥部横向课题“无人化立拱钻锚注一体化作业关键技术及装备研究”（2021025-1）的支撑下,通过实地考察、有限元数值模拟、现场监测和统计分析等方法对新乌鞘岭隧道机械化施工中拱架纵向连接结构、围岩变形特征、以及施工工效进行了研究,研究表明:（1）首先,分析总结了在项目立项至前期研发过程中,“无人化”立拱施工所遇到的问题。着重分析了制约这一发展的关键问题,并将其分类,以便有计划、有组织地去解决问题;（2）在本文中大胆地提出了适用于“无人化”立拱施工的钢拱架纵向连接形式,详细阐述了这一结构的从无到有、由浅入深的设计优化过程,分别在施工可行性与力学可行性方面进行了论证和研究,本文所提出的结构形式已应用于实际工程,在施工效率、经济效益上具有一定的优势;（3）“无人化”立拱的一大鲜明特点就是与传统立拱的时间不同,为了了解围岩在无支护到有支护的时间里围岩变形规律或量值,以调整“无人化”立拱的时间和管理方案,需要进行在真实时间下围岩变形的计算。通过对现场监测数据进行统计回归分析,在已有理论的研究基础上给出了围岩拱顶沉降在动态施工中的解析解,结合FLAC3D建立数值模型,模拟了围岩在真实时间下的施工力学响应;（4）通过综合指标分析法,采用定性与定量分析相结合的手段,对传统人工立拱与“无人化”立拱两种工法的工效进行了评价。针对工程与工法的特点,有甄别性地组集有用信息,将两种立拱方式放在同一个基准上去客观评价,指出了“无人化”立拱工法存在的问题以及优越性,以为立拱施工的组织管理与规划等方面提供了参考。