随着“一带一路”为西北地区交通路网的发展带来新的机遇,西北地区交通隧道建设步入快车道。当隧道穿越泥岩地层时,由于基底渗水的原因,基底泥岩的物理、力学特性发生明显改变,导致仰拱的力学变形特性受到影响;文中通过理论分析、室内试验与数值模拟结合的方法,对泥岩隧道基底遇水软化环境下的隧道仰拱破坏特征进行了研究,总结出基底软化时仰隆起变形的破坏机制。通过对既有文献的整理总结,归纳出泥岩隧道仰拱的力学计算方法,对仰拱的破坏模式进行了推广;并对既有的隧道仰拱破坏案例和处置措施进行总结和分析。关于泥岩的室内试验,主要研究了其渗透、膨胀特性。原状样与重塑样的渗透试验中,通过设置试样的干密度、压力水头、上覆荷载、初始含水率等因素,得出泥岩试样在上覆荷载的作用下渗透系数出现明显减小;而对干密度不同的重塑土样,随着干密度的增加,由于泥岩内部的孔隙及渗流通道越少,渗透系数呈减小的趋势。在不同水头高度的重塑土样渗透试验中,随着水头高度增加,渗透压力增大,出现渗透系数逐渐增大的现象,并且水头高度越大泥岩试样的渗透系数越大,变化率越明显;不同含初始水率的重塑土样,随着初始含水率的增加,渗透系数在一定范围内先减小,达到一定程度后,随着含水率的逐步增大,渗透系数逐渐增大。而在泥岩的膨胀性试验中,通过对膨胀量和膨胀力的折算可以看出,泥岩在较低含水率的情况下膨胀性明显而随着含水率的增大膨胀性明显减弱,膨胀稳定的时长也明显增加,且膨胀力增量与初始含水率增量存在较好的对数函数关系。为了研究基底泥岩软化对仰拱的力学效应的影响,采用Abaqus有限元软件结合内部场变量的改变方式,研究基底泥岩遇水发生力学参数衰减对仰拱的影响性。文中分为基底均匀软化与基底不均匀软化,设置软化阶段和软化深度,发现仰拱结构大主应力与应变的改变与软化深度存在较大的联系,尤其是在软化深度小于隧道开挖所造成的塑性半径时,影响最为明显。基底均匀软化时,仰拱破坏类型与塌陷拉裂型最为接近,主应力破坏位置位于拱脚附近。而当发生不均匀软化时,由于偏应力的存在,除去两侧拱脚位置受力较为集中外,软化一侧仰拱应力水平处于安全受压状态,而未软化一侧距仰拱中线4.5m位置却受影响较大,主应力水平处于破坏的临界,属于不均匀拉裂型破坏。本文通过对泥岩隧道基底软化受力模式的研究,结合室内关于弱膨胀性泥岩的渗流膨胀规律;总结了泥岩隧道仰拱的受力变形规律,对实际工程中泥岩隧道仰拱受力变形规律的研究和基底处理提供了良好的依据。