河湖相沉积的昔格达地层是一种主要分布于我国西南地区谷地的半岩半土的特殊地层,具有低强度、低承载力、高水敏感性等软弱地层特性。昔格达地层隧道修建过程中出现的诸如初支变形开裂、拱部塌方、地表塌陷等工程灾害已成为阻碍工程安全建设的重点问题。目前对于昔格达地层隧道开挖后围岩失稳特征及其自承载能力尚不明确,特别是不同含水率的围岩稳定状态与失稳区域边界有待探究。鉴于上述问题,本文依托成昆铁路复线昔格达地层隧道,拟通过室内试验、理论分析以及数值模拟手段从围岩应力场变化角度,对隧道围岩压力拱体进行判释,探明昔格达地层隧道压力拱分布形态,分析昔格达地层隧道随含水率变化下压力拱的应力特征及发展演化规律,以期为昔格达地层隧道荷载确定与支护设计提供理论参考。主要内容如下:(1)基于压力拱的相关概念,分析现有的压力拱边界划分方法在洞周不同路径上的适用性。以满足压力拱物理意义为基本原则,确定压力拱边界判断准则,为后续压力拱拱体的确定提供理论基础。(2)开展昔格达地层隧道压力拱效应模型试验相似材料与试验装置的研制,对试验过程中的围岩失稳形态与应力变化进行记录。通过对围岩塌落过程的分析,了解围岩失稳演化特征。结合应力监测结果,探究塌落拱与压力拱的动态变化关系。(3)基于昔格达地层隧道围岩物理力学性质,采用离散元软件对围岩细观参数进行标定。通过建立三维数值模型,开展不同含水率昔格达地层隧道开挖模拟。利用压力拱边界判断准则,得到施工阶段围岩压力拱的动态发展规律与最终形态,以此探究昔格达地层隧道围岩压力拱效应及其变化特征。(4)基于昔格达地层隧道围岩压力拱效应,拟合得到隧道深浅埋分界埋深计算公式。对深埋隧道围岩荷载计算理论进行分析,采用不同计算理论得到深埋昔格达地层隧道围岩荷载等效高度,通过对计算结果的比较分析,结合工程实际确定不同含水率昔格达地层隧道围岩荷载计算理论。