随着国家经济的飞速发展，高速公路成为中国公路建设的主流，而我国又是一个多山的国家，因此大力发展隧道建设成为必然趋势。隧道在我国高等级公路网的建设中做出了巨大的贡献，使公路变得顺畅，克服了以前遇山必须绕山修筑盘山公路的困难，大大地缩短了里程，既可以保持最佳道路线形便利行车，又可以有效防止山地陡坡的滚石、泥石流等自然灾害，提高了行车的安全性和可靠性，同时又能和当地环境相协调及保全自然景观，促进了国民经济的发展，为国民提供了安全、方便、快捷、经济的交通运输条件。　　 在所建隧道中相当一部分为浅埋隧道。隧道的浅埋段因埋深浅，所处大多为强烈风化岩体或者新近堆积的松散土体的松软岩体，不稳定，易坍塌，地质条件相对较差，是一种特定条件下的隧道工程，其施工不仅受覆盖层地质因素的制约，而且还受地面环境的影响。　　 由于隧道浅埋地段岩土体地质条件的特殊性、随机性和复杂性的突出性，长期以来使得隧道的设计、施工处于依靠实践经验的阶段。在复杂的工程地质条件下，为确保隧道的稳定，设计人员往往人为地增大支护参数，导致隧道设计的安全系数普遍偏大，造成极大的经济浪费，很难做到“既安全可靠，又经济合理”的优化设计。与此同时，由于隧道的开挖和支护，隧道围岩的初始应力状态将发生变化，围岩发生卸荷和加载变形，若隧道拱底沉降值和水平收敛值超过了其变形允许值，则将导致隧道发生失稳事故。因此，理论分析计算对隧道浅埋地段的支护设计是非常必要的。　　 本文依托谷竹高速公路黄毛关隧道项目，开展了对该隧道浅埋地段施工支护的优化设计的研究。通过对隧道现场监测数据的分析和隧道开挖支护的数值模拟，定量的对初期支护参数进行优化，提出合理的施工方案，为安全、经济施工提供建议，也为以类似的工程的隧道支护设计施工提供参考。论文的主要研究内容和和成果如下:　　 首先，本文对谷竹高速公路黄毛关隧道浅埋段的监测方案、监测步骤和注意事项进行了分析和总结。对隧道ZK162+565断面监测数据进行了分析，包括隧道拱顶沉降、水平收敛、地表沉降三项的监测数据，通过绘制位移-时间曲线图和变形速率-时间曲线图得出隧道的稳定时间、变形规律、同时根据拱项相对收敛值和水平相对收敛值对隧道的稳定性进行了分析和评价。　　 然后，本文利用有限元分析软件Phase2对黄毛关隧道浅埋段ZK162+565断面进行了数值模拟分析。根据公路隧道相关规范，按荷载等效高度的判定公式对本隧道的深、浅埋界限进行了计算分析，确定了本隧道的浅埋地段。通过敏感性分析结合反分析中的正演法对围岩参数E、μ、C、(ψ)进行确定，接着运用有限元分析软件Phase2对隧道开挖和支护进行了数值模拟，分析了隧道在开挖和支护中围岩应力和变形、塑性区的变化和分布。通过模拟值与现场监测数据的对比分析，验证了选取围岩参数的合理性。同时，也验证了黄毛关隧道浅埋段数值模拟结果的准确性和可靠性。　　 最后，运用优化软件1 stOpt对隧道支护原方案的初期支护参数进行优化，得出优化方案和建议。以隧道纵向每延米初期支护的造价V为优化目标，以锚杆长度L、锚杆环向间距a、喷射混凝土厚度H、拱架的间距D为设计变量进行优化，得出满足既经济又安全的支护方案。然后利用优化后的参数进行数值模拟，将现场监测数据、优化前后的数值模拟数据三者进行对比分析，全面地说明优化结果的合理性，以及优化后的结果更加安全、更加经济。本文的优化方法和分析结果对后续的工程以及类似的工程都有较好的参考价值和借鉴意义。