仰拱底鼓病害目前在国内外隧道建设和运营期间屡见不鲜,给工程界和学术界带来了极大的困扰,而运营期泥岩隧道仰拱底鼓是学者们研究的重点典型难题之一。随着西北地区高速公路、铁路的大规模展开,难免修建大量的隧道工程。当隧道穿越膨胀性泥质岩系时,基底经常因地下水迁移、渗透侵蚀,导致其物理力学性质发生相应的改变。基底围岩力学性质的复杂、多变、不均匀性不仅在横向上表现出差异性,纵向上也会分布不均,进而导致仰拱受力及破坏形式也不同。本文主要以高速公路泥岩隧道仰拱底鼓为研究对象,通过理论分析、现场调研、数值模拟等方式对基底各类工况下隧道仰拱受力破坏特征进行研究,并针对基底围岩遇水膨胀病害,提出了相应的处理措施。通过既有文献和规范的查阅及现场调研,整理国内多座仰拱底鼓典型案例,分析了导致仰拱破坏的因素占比;整理了隧道围岩压力和仰拱结构内力的计算方法,并结合该隧道结构形式采用结构力学法计算了仰拱的内力与分布;归纳总结出仰拱底鼓的破坏模型与发展过程,并依据仰拱底鼓量的组成,介绍了仰拱底鼓量的计算方法。为研究基底围岩膨胀对仰拱的力学效应的影响,采用ABAQUS软件设置了15%、18%、21%和24%四种基底含水率对各类基底围岩不同膨胀区域可能导致的仰拱底鼓破坏情况进行模拟分析;基底围岩均匀膨胀含水率增加与仰拱底鼓量变化成正相关趋势,对拱顶沉降有一定抑制作用,回填层1/4和3/4洞径处竖向应变最大,中部拉应力最大,回填层1/4和3/4洞径处易产生剪切错动破坏,易在中线位置受拉破坏。基底前后不均匀膨胀,回填层破坏位置与隧道断面位置相关,隧道进出口中线处易受拉破坏,隧道中部回填层中线左右两侧各约2m位置处容易开裂破坏;基底左右不均匀膨胀,回填层应力最大值位置随含水率增长由中线向膨胀一侧即1/4隧道处移动,回填层易在该处受拉破坏。偏压膨胀引起仰拱竖向位移增量明显大于拱顶沉降位移的变化,仰拱左拱脚处受力最为不利,对于回填层易在偏压另一侧受拉破坏;三向膨胀作用对初支结构竖向位移影响较大,水平位移表现为隧道断面缩小的现象,回填层易在隧道中线处受拉破坏。其次将弹性模量按1、0.5、0.3、0.1进行折减,来探究基底围岩整体软化和局部软化对仰拱的影响,基底整体软化更易导致中线仰拱受拉破坏,拱脚产生塌陷拉裂破坏。基底局部软化易使隧道受力不均,局部软化一侧仰拱易发生拉裂破坏。通过对以上各类工况的模拟分析,得出隧道变形、塑性区发展、仰拱与回填层受力、变形特征和易破坏位置,以最不利条件下基底围岩吸水均匀膨胀为例,提出了底脚锚杆、底脚+底板锚杆两种整治方式,底脚锚杆能减小回填层的最大主应力,但不能控制回填层破坏,底脚+底板锚杆虽增加了仰拱拱底拉应力,但可以有效控制回填层最大拉应力。研究成果可为类似的工程地质条件下隧道施工提供参考依据。