随着我国国民经济的飞速发展,交通需求量不断的增长,一些修建年代比较久远的隧道因为设计技术标准较低,通行能力不足,从而影响制约了经济的飞速发展。除此之外,由于隧道使用年限长,很多隧道出现净空不足、衬砌开裂和渗漏水等现象,从而无法保证和满足隧道的安全性和使用要求。为了消除安全隐患,提高隧道通行能力,我们对一些无法满足正常使用需求的隧道进行改建、扩建或者加固。在此背景下,本文依托山西省道三大线下嵋芝隧道改造工程,对比分析原址扩建方案、新建隧道方案以及现状隧道加固方案,最终选用原址扩建方案,并通过数值模拟结合现场监控量测等手段,对原址扩建方案受力变形特点展开研究,分析其合理性。主要研究内容如下:1、通过现场统计调查分析,对隧道病害及结构状况评定,分析隧道的病害特征及病害成因,针对相关病害提出了建设性建议。2、通过对依托工程交通量分析及预测,调查现状交通量情况,采用弹性系数法预测本项目趋势交通量,阐明了隧道改扩建的必要性。3、在改扩建必要性基础上,从项目建设条件、路线、改扩建方案拟定,定性定量对比分析,对比分析原址扩建、新建隧道以及现状隧道加固三种方案,最终选择原址扩建方案。4、针对原址扩建方案,运用有限元分析软件MIDAS/GTS对扩建方案进行动态三维分析,分析开挖支护完成后隧道竖直、水平方向变形及地表沉降,隧道受力变形趋于安全稳定状态,验证了原址扩建方案的可行性。5、在施工现场,针对原址扩建方案,从地质及支护状态观察、浅埋段地表沉降、周边位移、拱顶下沉、等方面开展监控量测工作。总结围岩及支护结构受力变形特征,评价其处治效果。对比数值模拟值和现场实测值,评判数值模拟的准确性。