本文依托香格里拉-丽江高速小中甸隧道,采用现场调研、现场监测、室内试验和数值模拟等方法,对层状炭质板岩地层隧道开挖的变形特征与支护受力进行研究,探讨了小中甸隧道层状岩体的破坏模式,对层状炭质板岩变形控制方法进行了研究。论文的主要内容和研究成果如下:(1)对小中甸隧道层状炭质板岩进行现场取样,通过室内试验得到炭质板岩的基本物理参数;对岩样进行微观结构观察和组成分分析,分析其微观结构构造与矿物组成成分;进行炭质板岩崩解性试验与膨胀性试验,分析其水理性质。(2)根据现场监测情况,总结了小中甸隧道的典型施工问题,将小中甸隧道变形情况分为正常变形、预警变形与大变形三类;选取典型大变形断面进行位移监测,监测结果表明,变形呈现出“左小右大”的不对称变形特征,且变形主要集中在上台阶开挖阶段。(3)通过有限差分软件FLAC3D,模拟小中甸隧道层状岩体开挖情况,对开挖后层状岩体的变形特征和围岩稳定性进行分析,得到在不同工况下层状炭质板岩的破坏特征,并与实测数据进行对比,发现二者变形规律一致。(4)对小中甸隧道不同开挖工法进行三维数值模拟,根据数值模拟结果对开挖工法进行选择;对层状炭质板岩隧道的破坏模式进行分析,探讨了小中甸隧道的主要破坏模式;并根据其破坏模式对小中甸隧道的支护措施提出了建议。通过以上研究得到了小中甸隧道层状炭质板岩不对称变形特征和破坏特点,并对开挖工法和支护措施进行优化;为后续工程的施工和类似工程提供参考。