由于工程地质的复杂性,隧道的设计选线上往往无法避免经过一些特殊地质段,更有甚者甚至整条隧道处在这种地质中,虽然现行公路隧道设计规范对其提出相关的工程措施,但是并无具体的设计参数。其设计主要采用工程类比的方法进行设计和设计变更,从而使得隧道支护衬砌结构设计参数的差异性,导致工程投资不必要的增加,甚至还存在相当大的安全隐患。对此本文首先收集各种不良地质段的设计资料并对其进行统计分析其特征,其次在原预设计支护结构设计参数的基础上,根据设计规范,结合依托工程的实际地质条件,类比我国隧道工程建设经验与技术,对该隧道处于石膏和岩溶段进行优化。本文先根据现场实际情况提出优化设计参数,再对优化方案进行安全性、可行性分析,最后再通过现场监控量测验证调整。主要研究成果有:(1)根据安全性、经济性原则依照现场反馈以及对围岩样本进行试验所得出的实际情况,对隧道预设计处于岩溶和石膏段不足之处进行优化,提出适合依托工程的设计参数。(2)运用ANSYS软件采取荷载结构法,分别对预设计与优化设计的二衬进行分析,得出各个单元的受力情况,并对混凝土受拉部位进行安全性验算,从计算结果中看出优化设计不仅在安全系数上满足规范的要求,而且相对于预设计减少了隧道建造成本。(3)运用MIDAS/GTS软件采取有限元强度折减法,通过降低C、φ值分别对预设计与优化设计的施做后的初支和二衬进行反复的计算,得到围岩安全系数,并将计算结果与围岩稳定评价标准进行对比中发现:优化设计相对于预设计不仅满足评价标准的要求,且结果与标准值相近,因此得出优化设计更适合依托工程。(4)运用现场监控量测的方法得出的数据与数值模拟的结果进行对比,发现现场所得的数据与数值模拟得出的围岩应力,排除误差结果基本吻合,验证了该优化方案适合依托工程的现场施工要求。同时考虑到后期运营安全,在优化设计地段部位在施工过程中布设了运营监测点,并按照衬砌的极限承载力提出应力预警值。本文的优化设计不仅弥补了原先设计中存在的风险,并且对预设计中偏安全的部分进行优化,降低了隧道的建造成本。本文所采用的方法为先通过实际围岩情况提出支护参数,并通过数值模拟以及现场监控量测反馈进行验算。该种方法对往后处于不良地质段的隧道的设计具有参考的意义。