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近二十年来，随着我国综合实力的增强，高速铁路、城市地铁、高速公路、市政道路、水利水电建设取得了举世瞩目的成就。一大批，大、特大、超大断面隧道相继建成或正在建设、即将建设。为总结隧道开挖方面经验、分析其中问题、寻找更好的修建超大断面的方法。本研究主要内容包括：
⑴分析了已有隧道含大断面、特大断面、超大断面开挖方法，研究表明影响超大断面隧道开挖方法的第一影响因素是工程地质和水文地质。超大断面隧道，如果地质条件优良，同样可以选择工序简单，便于管理的隧道开挖方法，如:台阶法，超前导洞台阶法。超大断面隧道，如若地质条件不良，通过“化大为小，内部支撑，改良地层，结构先做”四种途径是可以解决其开挖问题并可顺利实现开挖与二衬的工序及受力转换的。
⑵研究分析了超大断面隧道面临的特殊问题。研究发现，超大断面隧道工程设计施工除了必须面对隧道工程有别于地面工程的特殊问题外，还必须面对有别于普通断面隧道的特殊问题。这些由于断面增大引起的特殊问题主要包括:岩体结构变化;毛洞自稳时间降低;开挖耗能增加及隧道围岩受扰区增大;工序时间延长及工序转换增多。
⑶根据超大断面隧道面临的特殊问题，借鉴已有隧道施工经验，提出了隧道“内岩”概念，分析了内岩的三大作用，即抑制围岩变形作用、改善围岩和内岩受力状态，并通过这种改变提高围岩承载能力，提高隧道施工各阶段的结构稳定性。
⑷根据内岩的概念，并借鉴CD法、CRD、DSTM法中利用临时内部支撑提高隧道施工阶段结构稳定性的思路及软弱地层隧道施工中采用核心土改善掌子面岩体（内岩）、围岩受力状态的措施，首次提出了适用于超大断面隧道的“十字岩柱法(4DTM)”。该开挖方法的基本思想是，利用“十字岩柱”自有承载能力对隧道提供竖向、水平向支撑，抑制隧道变形，并通过内岩作用改善围岩及其他内岩受力状态，进而提高围岩的自承能力、抑制隧道变形，提高隧道施工过程稳定性。“十字岩柱法(4DTM)”的核心内容包括:四个导洞的开挖、十字岩柱的解除及开挖与二衬间的工序转换。
⑸引入扰动因子概念，并考虑围岩变形时间因素，提出改进的Hoek-Brown强度准则，并将其嵌入ABAQUS有限元程序中。针对红旗河沟车站隧道的特点，利用该准则对车站B型断面隧道“双侧壁导坑法”、“先上后下、先拱后墙”和“十字岩柱法”三种方案进行模拟仿真，并通过位移场、应力场、塑性区及支护体受力分析，优选出最适合红旗河沟车站隧道具体情况的施工方案。
⑹基于现场监控量测数据，建立了基于围岩地质条件的预测预报模型，利用此模型对隧道变形进行动态反馈预测，并进而对隧道的施工进行指导，实现了信息化施工。
⑺通过工程实践验证了“十字岩柱法(4DTM)”的可行性。重庆地铁红旗河沟车站有A、B、C、D四种超大断面形式，采用“十字岩柱法(4DTM)”进行施工。实施监测结果表明:十字岩柱抑制隧道变形作用明显;水平岩柱取代部分了或全部临时支撑，节约了建材成本，减少了拆除难度;四导洞平行作业加快了施工进度，保证了工期。通过两个下导洞提前施作二衬部分边墙，实现了二衬结构的先墙后拱分步施工，最大限度地发挥了“十字岩柱”的承载作用。