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地下工程开挖过程中,围岩强度低于二次应力,围岩进入塑形变形阶段并形成塑性区,如果不及时支护,其顶部围岩极易塌落,塌落部分在顶部围岩一定深度范围以内,形成塌落拱。为此,研究地下空间工程开挖引起围岩稳定性变化、围岩塌落拱规律,不仅有理论意义,而且有重要的实用价值。目前,我国双线铁路隧道围岩复合式衬砌的初期支护由锚杆、喷射混凝土、钢筋网及钢架等组合而成。为了研究实际工程中各个初期支护部分对隧道稳定性的影响,本论文以蒙华铁路九岭山隧道为依托,结合FLAC3d有限差分强度折减法,通过开展现场实验,对隧道围岩稳定性及塌落拱的塌落效应进行研究,主要内容包括:（1）利用FLAC3d有限差分强度折减法,对隧道围岩的破坏模式进行预判。对九岭山隧道双线铁路隧道Ⅱ～Ⅴ级围岩的安全系数进行了分析,得到无支护情况下Ⅱ～Ⅴ级围岩有无系统锚杆段隧道安全系数分别为3.05（Ⅱ级围岩）、3.40（Ⅲ级围岩系统锚杆段）、3.35（Ⅲ级围岩无系统锚杆段）、3.14（Ⅳ级围岩系统锚杆段）、3.45（Ⅳ级围岩无系统锚杆段）、2.85（V级围岩系统锚杆段）、2.90（V级围岩无系统锚杆段）,说明本文所依托背景工程研究区域内,隧道开挖后围岩强度能够抵抗所受应力,即隧道破坏不是应力控制型破坏,此外还分析了隧道在破坏过程中的破坏形式,折减后破坏部位出现在边墙、拱顶。（2）Ⅱ～Ⅴ级围岩锚杆受力普遍较小,但整体未出现明显塌落拱式受力状态,分析认为锚杆受力主要来自于隧道周边的破碎围岩（几何不稳定体）的松动荷载,并不存在塌落拱荷载,试验段锚杆仅是对隧道周边的破碎围岩（几何不稳定体）起到一定的锚固作用。试验中系统锚杆支护试验段初期支护受力明显大于无系统锚杆支护试验段,说明锚杆起到了一定的作用。（3）喷射混凝土和格栅钢架受力相比于材料极限抗压强度较小,具有较大安全储备。但结合锚杆受力分析认为并不存在塌落拱荷载,各个试验段埋深相对应的围岩在一定埋深范围内自承载能力较好,理想状态下能够自稳,初期支护受力主要来自于隧道周边的破碎围岩（几何不稳定体）的松动荷载（形变压力）。（4）不同围岩级别试验段围岩岩体的破碎情况和节理裂隙发育情况,能从一定程度上反映围岩形变压力大小,初期支护受力与支护的时机和围岩的应力释放有关,围岩地下水情况也对初期支护的受力也有很大的影响。（5）Ⅳ级围岩拱顶下沉累计值7.62mm和水平收敛累计值11.70mm,V级围岩拱顶下沉累计值2.6mm和水平收敛累计值4.56mm,隧道整体向净空侧变形,与试验中格栅钢架和喷射混凝土普遍受压的数据相符合,说明试验段围岩隧道初期支护主要为小偏心受压构件。