随着近年交通基础设施建设的迅猛发展，在黄土地区兴建了大量铁路隧道工程，积累了丰富的隧道工程技术经验。但以往的黄土地区铁路隧道工程多为单线和少量双线，加之隧道工程受黄土工程性状区域差异性的影响，对大断面黄土隧道的设计及施工技术研究有待进一步研究。本文依托于包西铁路庆兴隧道的工程实际，数值模拟了设计中的各种施工工艺，理论联系实际，验证各种工艺的使用范围及优缺点。在具体的施工过程中，对于Ⅴ级围岩地段，无水地层情况下，大断面隧道可以采用台阶法，通过不同工法的施工过程的数值模拟分析，得出CD、CRD法更具安全的特点，并在包西铁路庆兴隧道中得到实践验证；在隧道穿越断层破碎带时，以长管棚、小导管注浆等超前支护，对围岩进行超前预加固，采用先固后挖，密闭支撑，边挖边封闭，能够起到事半功倍的效果。并针对黄土地区，论述了对隧道突发事故突水、塌方的处理措施。