地下水问题一直以来是隧道施工和运营过程中不可避免的难题,浅埋大断面黄土隧道中由于围岩水环境的变化而导致衬砌结构开裂的案例不胜枚举,因此研究隧道围岩中水环境的变化对隧道稳定性的影响具有重要意义。本文依托黄延隧道某浅埋大断面黄土隧道工程实际,提出简化的分析模型,通过有限差分软件FLAC3D对大断面黄土隧道施工期流固耦合效应及其影响因素进行了分析,探讨了隧道围岩和支护结构的受力变形规律。而后,对隧道运营期可能出现的围岩增湿劣化、蠕变和冻胀等外界水环境变化下二次衬砌的受力变化规律进行了研究,主要研究成果及结论如下:(1)拱部整体下沉是大断面黄土隧道围岩的主要变形规律,地下水对围岩和支护结构的稳定性影响较大,考虑耦合效应影响小于不耦合效应 随着地下水位和埋深的增大以及偏压倾角的减小,围岩和支护结构的变形和受力均在增大,埋深对围岩压力影响最大,偏压倾角次之,地下水位影响最小。(2)考虑隧道上覆围岩增湿劣化影响时,二次衬砌应力均近似呈线性增长,衬砌边墙、拱脚和拱底等部位均为受力最不利位置。增湿范围对二次衬砌受力的影响明显大于增湿程度。(3)考虑隧道开挖后围岩塑性区处黄土在不同含水率条件下产生蠕变作用时,衬砌拉应力呈现出先减小后增大最后趋于稳定的变化规律,压应力则为先增大后趋于稳定的变化规律。衬砌轴力和弯矩的变化规律与应力相一致,且均在隧道运营10年时趋于稳定。含水率一定时,衬砌应力随埋深增大而增大。埋深一定时,衬砌应力随含水率增大而减小。(4)考虑隧道围岩冻胀作用时,得出衬砌不同部位应力整体上随着冻胀率、冻结壁厚度、冻胀时间的增大而增大,随着衬砌刚度和厚度的增大而减小,由衬砌最不利位置拱脚部位的压应力影响程度可将众影响因素按由大到小的顺序排列如下:冻胀率>冻胀时间>冻结壁厚度>衬砌刚度>衬砌厚度。