根据隧道浅埋段地形地貌特点，确定了明洞隧道的开挖方法及施工组织，制定了隧道洞口采用大管棚超前预支护，隧道进洞及洞身采用上、下台阶双侧壁导坑施工方法，并严格遵循“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、及时衬砌”的施工原则，充分利用监控量测技术，全程监控指导隧道施工，使用小型机械设备，加快开挖施工进度，保护原地面，确保施工安全，使双侧壁导坑法安全、快速施工，在不良地质条件下的浅埋、大断面铁路隧道中得到了较好的应用。
2.确定了浅埋、大断面软弱围岩铁路隧道冒顶塌方段处理施工方法
根据掌子面出现的塌方冒顶事故，在综合分析隧道所在地区地质水文特点及现场土样试验结果的基础上，总结出浅埋段冒顶塌方发生的原因主要是地形地貌特征、地质岩性特点、连续降雨、掌子面开挖扰动、围岩矿物质随流水流失等共同作用的结果，为浅埋段隧道冒顶塌方整治，提供了科学的依据。
确定了采用止浆墙、抗滑桩、挂网锚喷等措施封闭洞内塌方体，防止冒顶塌方继续延伸；采用长管棚注双液浆结合地表塌穴处理技术，为稳定塌方体打下了坚实的基础；针对塌方体的松散、含水量大的特点，选用凝结时间可控、提高注浆结石率的水泥-水玻璃双液浆作为塌方体固结材料，并展开了现场生产性试验验证双液浆配合比；塌方段在提高支护级别的基础上，采用双层小导管超前预支护、径向小导管注浆及上、下台阶双侧壁导坑法开挖方法进行，两侧壁导坑和中间核心土超短台阶开挖，施工过程中遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的基本原则，为有害塌方冒顶整治提供了借鉴。
对受塌方影响的后方支护大变形段，采用地表隔水处理、钢拱架临时支撑及锚杆锁脚、小导管径向注浆加固、变形支护撤换等措施，确保已支护段达到稳定状态，使结构稳定安全，不但控制了隧道围岩的变形，而且成功地保护了地表，为隧道有害坍塌引起的变形整治提供了科学的依据。
通过对地质超前预报，探明了塌方段前方围岩具有覆盖层薄、围岩软弱等特点，为确保隧道施工安全，在采用Ⅵ级围岩支护参数的基础上，增加对隧道围岩加固方案；经过从技术、经济、工期等因素综合比选，采用掌子面长管劈裂注浆结合超前锚杆及超前排水孔等措施对掌子面前方围岩进行加固，确保了隧道施工安全。
3.浅埋、大断面软弱围岩铁路隧道变形控制施工技术的应用
利用TSP203超前地质预报系统对掌子面前方围岩超前探测，分析探测数据及围岩地质情况的判定，采用了合理的超前围岩加固措施后，地表最大沉降为20.18mm，拱顶沉降最大值为16.94mm，拱脚收敛最大值为19.54mm，表明拱部围岩趋于稳定状态，围岩自承能力得到了加强，围岩稳定，未出现有害变形，所采用的处理措施是合理的、有效的。(www.xing528.com)
对受坍塌影响的已支护段，对变形监控量测数据进行分析，距离坍塌10m处拱部沉降为194.6mm，距离坍塌5m处拱部沉降为342.3mm。经过一系列的控制措施并将变形支护拆换后，最大拱部沉降为32mm，隧道变形得到了控制，塌方体稳定，并对产生塌方事故之前的施工不足进行了分析。在施工过程中，根据拱部沉降的发展趋势，合理安排施工，确保了隧道冒顶塌方段施工安全，使隧道的设计、施工纳入到科学的动态管理中。
本课题以实际隧道工程为依托，通过现场测试、理论分析和数值模拟等方法展开对隧道围岩稳定性及安全预警系统的研究，得出了如下结论：
（1）通过现场监测获取隧道施工过程中拱顶沉降和周边收敛位移数据，运用数学方法统计分析，提出了以围岩位移累计值、位移速度和位移加速度为标准的围岩稳定性评价指标，这样的评价指标是在分析现场实测数据的基础上提出的，具有可靠的参考价值，为围岩稳定性评价提供了可靠的判据标准。
（2）提出了隧道施工安全预警系统，包括隧道开挖前对隧道围岩状况进行超前预报和隧道开挖过程中根据现场监控量测成果对隧道围岩安全状况进行预测报警。它能够根据隧道围岩状况和施工工艺及时提出科学的预测和评价，并提出有效的应对措施，保证了隧道施工安全，建立了隧道“动态设计、动态施工”的科学管理机制，实现了隧道信息化施工。
（3）利用FLAC 3D建成了隧道施工仿真计算模型，编制了遗传算法和BP神经网络相结合的MATLAB反演程序，对隧道围岩力学参数进行了反演计算，并将计算结果代入仿真计算模型进行数值计算，与现场实际监测结果对比，验证了反演程序和仿真模型的可靠性和精确性，可以对已反演岩层一定范围内相似岩层的位移和应力进行预测，从而指导现场施工和设计变更，具有重要的工程实践意义。
（4）在现场监测和数据分析的基础上设计开发了隧道监控量测辅助分析系统，该系统能够根据隧道围岩状况，监测项目实现监测数据自动化处理，提高了监控量测效率，保证了监测数据反馈的实效性，提升了辅助决策水平，并减轻了监测人员劳动强度。
（5）为了保证隧道运营期的安全与稳定，设计开发了隧道运营期健康监测系统，包括自动化传感测试子系统、交通安全监测子系统、综合预警与结构安全评估子系统和用户界面子系统四大子系统。实现了隧道内环境、交通情况和结构状态改变的自动化监控和安全状况评估、预警，有效保证了隧道运营期的安全，具有重要的工程实用价值。
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