随着大跨隧道建设的迅猛发展，遇到的问题越来越多。现行的公路隧道设计与施工规范只能指导二车道、三车道隧道的设计与施工，不能满足单拱四车道隧道的设计与施工的需要。国内外大跨度隧道的研究成果并不多，可借鉴的设计与施工经验较少，造成设计与施工带有一定的盲目性。由于单拱四车道隧道矢跨比较小，隧道围岩与衬砌支护体系的性状与常规断面隧道完全不同。因此，针对单拱四车道公路隧道，本文进行了施工方法的数值模拟，并对在地震荷载作用下的动力响应进行了系统深入的研究。主要研究成果如下：1)通过对不同断面形状隧道的理论解和有限元解比较验证可知，矢跨比是隧道断面优化的一个控制因素，最大主应力随矢跨比的减小而增大，围岩应力重分布更复杂。四车道隧道矢跨比约为0.55左右。2)根据大断面隧道施工方法和开挖原理，分析了单拱四车道Ⅱ级围岩和Ⅳ级围岩隧道在台阶法、CRD法和侧壁导坑法开挖下的施工模拟，得出了CRD法是较好的施工方法。这解决了大跨隧道不同围岩条件下开挖方法的选择和围岩与支护结构的稳定性问题。3)运用动力学原理，分析比较了隧道结构在不同地震荷载，不同激励方向，不同围岩级别和不同埋深下的位移、速度、加速度和应力响应，得出单拱四车道公路隧道在强震，斜向45°激励，高级别围岩和浅埋时的地震响应更强烈，更需加强抗震支护。以上所得结论，可为相关人员在大断面隧道施工力学有限元分析和施工技术以及抗震规范的修订提供参考。