渐变大断面分岔隧道由于其截面尺寸大、扁平率低、断面形式复杂等特点导致其围岩及开挖支护结构受力情况复杂,本文依托广东省深圳市东部过境高速连接线工程莲塘段隧道,提出了一种在施工条件限制下大断面段隧道先行导洞反向扩挖的施工方法,并结合Midas GTS数值模拟软件及现场监测数据资料,对渐变大断面及分岔隧道围岩变形和支护结构受力与施工方法间关系进行研究,并对该工法在渐变大断面及分岔隧道的施工合理性进行探讨,主要进了以下工作:(1)调研总结国内外大断面公路、铁路隧道及地下硐室的建设及研究现状,对国内外学者关于渐变大断面及分岔隧道的理论及实验研究进行调研,并总结归纳国内已建成的大断面隧道案例及其施工方法,同时也对渐变大断面及分岔隧道的施工新技术做出讨论。(2)阐述了依托工程的工程概况及施工重难点,对大断面隧道的力学特征及分步开挖的力学机理进行分析,并依此提出导洞反向扩挖工法,对该工法的施工步序及施工细节进行说明。(3)应用数值模拟方法研究导洞反向扩挖工法在施工过程中对围岩稳定性的影响,并通过数值模拟提取其围岩变形、塑性区分布及初支结构受力结果探讨导洞反向扩挖工法在依托工程的施工可行性。(4)对依托工程施工现场进行监控量测,分析大断面段及小净距段隧道的围岩收敛、钢拱架应力及围岩接触压力的发展及分布特点,探讨导洞反向扩挖工法各施工步对围岩及支护系统的影响,最终通过现场监测结果验证该工法的可行性及合理性,为类似渐变大断面及分岔隧道安全、快速施工提供参考。