隧道变异的原因是极其复杂的。文章以隧道变异的概念、分类为研究基础，按照系统工程的原理，分析隧道变异的原因，并归纳出了与隧道变异体系相关的因素。按照该变异体系，对变异严重的某隧道进行分析，并制定了多个加固改造方案。以层次分析法为研究基础，采用区间数的形式表达重要性程度，比例标度选取指数标度，建立了SIIA优选模型。并将该模型得到的结果与专家评审的结果相对比，基本吻合。文章的研究成果对分析类似复杂地层中隧道变异原因及加固改造方案优选，具有一定的应用、推广价值。