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围岩大变形是深埋软岩隧道中常见的一种危害巨大的地质灾害，在隧道施工期和运营期均有可能出现。近年来，随着我国深埋长大型交通隧道工程不断涌现，围岩大变形问题已成为隧道工程界密切关注的重大工程难题之一。
四川省绵茂公路篮家岩隧道，埋深大、地应力极高;软岩段长，围岩以千枚岩为主，强度低、遇水易软化，具有流变特性;在复杂地质环境下，围岩具备发生大变形的条件。因此本文依托篮家岩隧道工程采取资料收集与分析、现场原位测试、室内物理力学试验、理论分析与数值模拟相结合的综合方法深入研究深埋软岩隧道围岩大变形机理及合理支护形式，为软岩隧道工程的建设提供理论依据和工程指导。论文的主要研究内容和成果如下:
1、在隧址区进行了钻孔数字摄像试验及现场弹性模量原位测试，揭示了深部千枚岩岩体整体完整性能较好，获取了岩体的原位变形模量值和弹性模量值。
2、对隧址区开展水压致裂法地应力测试。测试结果表明隧址区现今水平应力仍占主导地位，现今构造应力作用中等。根据地应力实测结果，建立隧址区三维有限元模型，利用多元线性回归方法，反演出整个隧址区的三维地应力场。
3、进行了千枚岩的单三轴室内试验。获得了千枚岩弹性力学参数。分析了两种不同抗剪强度指标值回归方法的区别，指出p-q法存在错误并对其进行了修正，修正后p-q法与σ1-σ3法回归结果完全一致。利用抗剪强度指标值回归方法得到千枚岩的黏聚力和内摩擦角。经分析可知，千枚岩遇水极易软化，弹性模量在饱水后变化不大，泊松比易受水的影响，黏聚力和内摩擦角对水的敏感性较强。
4、进行了千枚岩的三轴蠕变室内试验，Burgers模型能较好反映饱水千枚岩的流变特性。根据三轴蠕变试验数据，基于非线性最小二乘法理论辨识出Burgers模型的流变参数，流变参数表现出较好的线性流变特征，将流变参数代入模型得到的理论曲线与试验曲线吻合较好。
5、充分考虑塑性区中间主应力影响和围岩剪胀特性，基于Drucker-Prager准则、统一强度准则推导了深埋圆形隧道的各向同性理想弹塑性围岩的应力位移解、应力位移统一解以及横观各向同性理想弹塑性围岩的应力位移解。通过算例分析，塑性区位移与中间主应力、围岩剪胀性能及各向异性参数有密切关系。将Burgers体与Mohr-Coulomb元件串联，利用FLAC软件数值模拟分析了开挖后不支护与采用常规支护结构的黏弹塑性围岩应力变形规律。
6、通过深埋圆形隧道围岩的弹塑性理论分析与黏弹塑性的数值模拟计算，可知:深埋软岩隧道围岩产生的瞬时弹塑性变形受地应力、岩性、力学及强度参数、剪胀性影响极大;在高地应力作用下，有明显流变性软岩不支护时变形持续增长，常规支护结构会因不断增加的流变压力导致破坏，发生大变形灾变。
7、利用本文推导的理论公式及FLAC软件计算了篮家岩隧道埋深1500m的高地应力地段围岩变形量值，其中开挖瞬时发生中等程度大变形，若按初步设计的支护形式，在运营期将发生严重大变形，导致支护结构破坏。因此对隧道和衬砌的断面形式、设置预留变形层的厚度进行了优化研究。提出了隧道的合理支护形式及变形控制措施可控制围岩流变变形，维护隧道长期稳定性。