Tenta usar o preg_replace_callback algo mais ou menos assim:
<?php
function adicionaTexto($matches) {
return '<li class="inciso">' . $matches[0];
}
$documento = file_get_contents($arquivo);
$documento1 = preg_replace_callback($semClassInciso, adicionaTexto, $documento);
echo $documento1;
Bom vou deixar a dica ai do callback pode ser útil. Você pode tentar também algo assim:
$re = "/(<li>)(\s*<p>[MDCLXVI]+)/";
$str = "<li>
<p>I - blablabla</p>
</li>
<li>
<p>II - blablabla</p>
</li>
<li>
<p>III - blablabla</p>
</li>";
$subst = "<li class=\"inciso\">$2";
$result = preg_replace($re, $subst, $str);
Um exemplo aqui -> https://regex101.com/r/dQ5oD0/2