随着我国经济快速发展,西部地区很多原有铁路线路已经难以满足地区经济社会发展对铁路运输能力的要求,加快既有线路复线修建的需求日益迫切。水平岩层地质条件广泛分布在我国西部山区,其结构层理明显,岩层厚度不一、构造复杂,是典型不良地质条件之一。如今已有大量学者研究了在水平岩层中进行隧道施工对围岩力学行为的影响,虽然取得了丰硕成果,但针对动静荷载作用下不同厚度水平岩层隧道围岩力学行为的研究相对较少,需要进一步深入研究和探讨。本文以渝怀二线建设工程为背景,针对新郁山隧道水平岩层地质段,采用理论分析、查阅文献、收集地质参数资料以及数值模拟等方法,深入研究了动静荷载下不同厚度水平岩层隧道施工对围岩力学行为的影响规律,主要得到以下成果:(1)通过对隧道水平岩层段地质参数、隧道上部岩层种类及厚度等内容的分析,探明了隧道水平岩层形成及基本特征,提取了新郁山隧道水平岩层段围岩及支护材料的基本力学指标,对材料转换关系和隧道围岩性质进行合理假定,为后续数值仿真计算参数确定奠定了基础。(2)结合水平岩层结构和几何特征、水平岩层和隧道相对位置,提出了三种水平岩层受力结构模型,进而对三种受力模型在上部均布荷载作用下的受力和位移进行了理论推导。(3)运用Midas-GTS对郁山隧道水平岩层不同厚度四种工况掘进施工进行模拟,分别按全断面法和台阶法施工进行分析。结果表明,无论水平岩层厚度大小,采用全断面法和台阶法均不会超过围岩的预留变形量15cm,均可保证安全。水平岩层厚度越大,围岩的竖向变形越大;水平岩层厚度越小,隧道施工越容易造成水平岩层之间交界处出现应力集中现象;对于新郁山单线铁路小断面隧道而言,全断面和台阶法在引起围岩的受力和变形相差不多,在考虑施工效率和工程效益的情况下,全断面法施工优于台阶法施工。(4)在爆破荷载作用下,研究得到了全断面法施工对不同厚度水平岩层隧道围岩力学行为的影响规律。结果表明:掌子面附近围岩将在爆破瞬间产生很大的法向变形,离掌子面越远产生变形越小;水平岩层厚度越小,在爆破荷载作用下隧道围岩变形越大,越容易导致围岩失稳,在实际施工过程中遇到水平岩层厚度较小的情况应及时对爆破形成的围岩进行喷混,保证围岩的整体性;水平岩层厚度越小越有利于爆破振动的竖向传播,对围岩上部结构造成的影响越大。