泥岩隧道施工中,隧底泥岩遇水后易发生膨胀,进而导致隧道仰拱产生底鼓病害,此病害在泥岩隧道施工期和运营期屡见不鲜,而高速铁路对于基底变形量要求很高。仰拱底鼓影响因素众多且很难趋于稳定,在一定程度上增加了隧道仰拱施工难度,也危害了列车运营安全。针对隧道仰拱底鼓、开裂等病害,对其影响因素进行调研,对泥岩隧道现场监测数据进行统计分析,利用ABAQUS数值分析软件,模拟隧道仰拱底鼓变形过程,并对仰拱结构形式进行了优化。主要的工作及研究结果如下:（1）通过对不同地区泥岩的组成成分以及泥岩隧道仰拱底鼓案例进行统计分析,得出泥岩主要矿物组成以及仰拱底鼓的主要影响因素;对仰拱内力以及隧道围岩压力的计算进行了归纳;分析了仰拱底鼓变形量的不同组成成分,并对仰拱底鼓量的计算方法进行整理。（2）通过整理25座泥岩隧道,38个断面的现场监测数据,探讨了围岩压力和初期支护与二次衬砌间接触压力的总体分布特征、空间分布特征以及稳定时间变化规律,发现围岩压力实测值较初支、二衬间接触压力更大;讨论了两种压力随时间的变化规律以及随空间的分布特征,得出了两种压力在洞周的最不利位置;分析得到围岩压力的稳定时间远大于初支、二衬间接触压力的稳定时间,仰拱围岩压力的稳定往往需要更长时间;通过对二衬荷载分担比在洞周各位置的分布规律的研究,得出泥岩隧道二衬荷载分担比均值为40.3%。（3）以理论分析为基础,利用ABAQUS有限元数值分析软件对泥岩隧道基底围岩吸湿膨胀进行数值模拟分析,计算工况设计为不同基底围岩膨胀深度（1m-5m）以及不同基底围岩含水率（16%-22%）的正交试验,对各工况的计算结果进行对比分析,得到隧道基底围岩吸湿膨胀后围岩变形、塑性区发展、仰拱和回填层受力变化规律以及回填层易破坏位置。（4）采用ABAQUS数值模拟软件,在基底围岩发生膨胀条件下,改变仰拱矢跨比大小以及仰拱厚度,利用数值计算对围岩变形及仰拱结构受力状态进行对比分析,发现合理的矢跨比与仰拱厚度可以更好地控制基底膨胀变形,使仰拱受力变形达到最优状态,最后,从抑制基底泥岩膨胀变形的角度出发,提出了最优的矢跨比与仰拱厚度。