随着我国交通基础建设的蓬勃发展,高速公路隧道建设在交通建设中的比例越来越大,随着我国修建的隧道越来越多,则在修建过程中遇到的不良地质灾害问题也日益增多,从而也滋生了一系列的工程问题,列如隧道塌方。本文主要以雅安至康定高速公路卢康段小马厂隧道的反复塌方工程事故作为研究背景,对隧道塌方处治工程的关键技术及参数优化开展了研究,主要研究内容和所得成果如下:(1)采用数值模拟方法,分别对塌方段采取三种开挖方法进行了模拟。结果表明:开挖方法为双侧壁导坑法时,隧道周边围岩的变形、支护结构的内力和围岩的拉应力及塑性区面积减小程度较为明显。在对隧道塌方段的施工中,应采用双侧壁导坑法开挖。(2)采用数值模拟方法,分别对塌方段采取不同外插角度的超前小导管支护进行了模拟。结果表明:超前小导管的增设能有效限制围岩的拱顶沉降、改善支护结构的受力,并能减小围岩的塑性区大小和塑性应变。小导管外插角度越大,注浆加固区径向厚度越大,隧道围岩稳定性越好。外插角在15°增大至25°时支护效果较为明显,从25°增大至30°时对于塌方段支护效果的改善程度不大。在实际施工过程中,超前小导管的外插角度宜采用25°～30°;若打设双排小导管,外插角宜采用第一排30°,第二排25°。(3)采用数值模拟方法,对塌方段开挖采取超前大管棚支护进行了模拟。结果表明:增设超前大管棚后,隧道拱顶上方塌方体覆盖区段的围岩变形明显减小,支护结构的受力值和隧道拱顶上方围岩的拉应力值均明显变小。超前大管棚的增设对塌方断面围岩稳定性提高明显,有必要对塌方段开挖前施作超前大管棚。(4)通过理论分析和数值模拟的方法,得出隧道塌方处治工程关键技术主要有:塌方段前的原支护结构加固、塌方段掌子面掘进开挖方法的变更以及塌方段增设超前支护。同时塌方段施工过程中,隧道拱顶上方坍塌体覆盖的区域的围岩稳定性较差,应加强对该区域的围岩变形和结构内力监测。