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中国是世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高和在建规模最大的国家。中国中长期铁路规划中，到2020年中国的“四纵四横”客运专线网络全长将达到1.6万km，沪昆客运专线是“四纵四横”的快速客运通道之一，是对西南地区的社会、经济发展有着重要意义的工程项目。该工程设计方案的确定与选线标准、行车速度目标值、工程地质和水文地质、周边自然环境和人文环境、地形地貌、施工方法和工艺措施、施工工期和施工组织方案、施工单位的技术水平、运营养护维修形式等密切相关。但这些影响因素又很难在勘察设计期间调查得非常清楚，需要在施工中不断探索、适时调整、逐步细化和完善。其中研究隧道施工过程中隧道围岩变形是十分重要的。
沪昆客运专线全长2066km，由沪杭客运专线、杭南长客运专线和长昆客运专线三段组成，其中长昆段湖南境内408km。由于高速铁路行车速度高，对基础设施建设标准要求高。线路最小曲率半径较大，所以高速铁路的选线设计会出现大量的隧道工程。沪昆客运专线长沙至玉屏段中隧道共有22座，其中馒子湾隧道是沪昆客运专线长昆湖南段CKTJ-Ⅸ标段施工中的的一个重要环节。该隧道位于湖南省芷江县新店坪镇，全长3170m，隧道进口位于田家坪村、出口位于邓家湾村，设计行车速度为350km/h。
论文以馒子湾隧道为工程背景，在全面了解工程区地质环境因素的基础上，通过大量的现场量测数据，结合ANSYS软件进行弹塑性有限元法数值模拟，对隧道围岩变形特征及影响因素进行深入的研究，研究内容包括:
(1)调查分析研究区工程地质条件，包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、不良地质作用和地震等。对研究区的地质工程条件进行详细分析后，统计出馒子湾隧道的初始风险等级，得出研究区工程地质条件的递变范围为简单至中等复杂，岩性单一，隧道穿越了断层破碎带，背斜核部等不良地质;隧道洞身段局部浅埋，局部容易发生突水（泥、石）、塌方大变形等风险事件。
(2)对馒子湾隧道周边收敛及拱顶下沉的现场实测数据进行分析整理，得出了馒子湾隧道在施工过程中围岩的变形特征。分析结果表明:馒子湾隧道围岩的变形具有明显的时空效应。隧道围岩变形时间效应是指围岩变形随时间而改变的性质。隧道围岩变形空间效应指的是隧道掘进过程中，由于受到开挖面的约束，使开挖面附近的围岩不能立即释放其全部瞬时弹性位移。时间效应方面表现为初期的位移值大，变形发展快，然后趋于稳定的特点。空间效应方面表现为隧道不同监测断面具有不同的变形特征，由于掌子面的空间约束作用，洞室开挖后的围岩应力释放不是在瞬间完成，而是受到掌子面的影响，应力逐渐释放，直到掌子面空间约束效应完全消失，围岩应力才得以全部释放。
(3)从岩石的性质、岩块的坚硬程度、岩体的完整程度、结构面性质和空间组合、地应力及地下水的作用、隧道断面形状、尺寸、施工方法、支护结构、施工工序、邻近施工、时间素等几个方面来分析对馒子湾隧道围岩变形的影响。
(4)结合馒子湾隧道施工的实际工况，采用ANSYS程序建立了隧道计算模型，采用弹塑性方法及Drucker-Prager屈服准侧对该隧道Ⅲ级围岩段进行模拟，得到了隧道施工过程中每个步骤的位移、应力图、支护结构内力图以及开挖前后隧道围岩与支护结构的位移、应力变化规律，为隧道施工实践提供了参考根据。计算结果表明论文选用的数值模拟方法和模型的合理性，平面应变和梁单元组成的组合结构模型及各种参数可以较好的反映隧道施工过程中围岩和支护的受力和变形性能。
论文研究成果对于隧道围岩变形特征及稳定性研究具有一定的理论意义和工程实用价值，不仅能直接应用于沪昆客运专线隧道的施工中，也可为今后类似工程的设计与施工提供指导和帮助，为相关技术规程的编制和修订提供成功范例。