隧道的开挖方式与多种影响因素有关，合理的开挖方式对隧道围岩的稳定性有着极其重要的意义。大南沟隧道是张承高速公路中的隧道之一，由于大南沟隧道所属环境极为复杂，基于模糊数学模糊综合评判理论，综合考虑影响大南沟隧道的各种影响因素，合理的确定大南沟隧道的开挖方式。基于ANSYS有限元模拟分析软件，根据模糊数学所确定的大南沟隧道的开挖方式对大南沟隧道左线(LK24＋418~LK24＋470)段隧道开挖方式进行模拟分析，通过模拟分析确定大南沟隧道开挖后的应力分布状态和变形特征，从而指导大南沟隧道的施工。隧道围岩变形是一个极其复杂的过程，隧道拱顶的沉降量和隧道围岩水平收敛值是反映隧道围岩稳定性的指标，所以能够预测隧道拱顶沉降量和围岩水平收敛值有着极其重要的作用。隧道内部变形是一个复杂的分线性系统，利用一般的数学方法难以确定拱顶下沉值。基于MATLAB神经网络工具箱，基于BP神经网络、Elman神经网络对大南沟隧道LK24+448断面的拱顶下沉位移和周边水平收敛进行了预测。由于各种神经网络都有其各自的优良特点，因此基于模糊模式识别进行了模糊优选，选择合适的神经网络，并预测了大南沟隧道该断面的拱顶下沉和水平收敛变形值，从而确定该段隧道的二次衬砌时间，指导大南沟隧道的施工。