随着我国经济的快速发展,推动路网建设逐步进入经济欠发达的省份。在此期间,黄土隧道往往是梁峁-沟壑区交通线路的重要结构,黄土隧道的建设数量稳步增长。蒙华铁路是蒙西到华中地区的铁路运煤专线,它是我国“十二五”规划中的重大交通基础设施,全线黄土隧道63座,占隧道修建总长度的27.6%,并通过调研得到了其黄土隧道变形控制效果良好。在此基础上,通过收敛约束法为理论基础,针对大断面黄土隧道围岩变形特征、围岩变形控制措施、围岩压力特征,支护结构(初期支护及二次衬砌)受力特性研究,得到如下结论:(1)在文献及工程实例调研的基础上,得到了蒙华铁路大断面黄土隧道的位移量仅为郑西客运专线大断面黄土隧道的30%~50%,进而针对其施工方法、施工工艺及工序、施工质量控制等方面展开分析。在依托工程的基础上,采用有限元软件按实际开挖过程进行模拟,得到其不同工况下的拱顶变形规律;结合数值模拟结果,研究大断面黄土隧道变形控制措施的具体工程应用;最后分析现场监控数据,得到了大断面黄土隧道在空间及时间效应下的变形规律。(2)通过现场试验,得出了在时间与空间效应下的大断面黄土隧道围岩压力特征;并通过文献调研及理论分析,得到了依托工程的围岩压力偏小,其主要原因是:测得的围岩压力为形变压力而不是松动压力,采用松散介质平衡理论为基础的理论计算公式并不适合于该大断面黄土隧道。(3)通过文献调研系统分析了初期支护结构中各个构件的作用机理及力学特性;通过有限元软件分析了在微台阶法及变形控制措施条件下,大断面黄土隧道在分部开挖、分部支护的初期支护结构的受力过程,并采用混凝土衬砌安全系数的计算方法对初期支护结构的安全性评价;最后通过现场试验,得到了喷射混凝土及格栅钢架受力空间及时间分布规律。(4)通过现场试验,得到了二次衬砌受围岩压力、混凝土应力及钢筋应力的空间分布特征,并且对比初期支护与二次衬砌钢筋与混凝土的受力,说明二次衬砌的作用机理。(5)在当前的技术水平条件下,针对于大断面黄土隧道来讲:通过预支护补强围岩并在初期支护的辅佐下,两者共同维持隧道的长期稳定,此时,预补强的围岩和初期支护是隧道结构的承载主体,设置的二次衬砌结构是作为安全储备,体现了“强初支、弱二衬”的设计理念,符合新奥法的设计思想。