近年来,随着我国经济快速稳定的发展,人们对地下空间开发与利用的需求和要求也变得更高。水利水电工程,南水北调工程、采矿工程等都离不开隧道的建设,而喀斯特地貌在中国西南地区分布广泛,在施工中遇到喀斯特溶洞、喀斯特水等不良地质问题是隧道施工中不可避免的。伴随着隧道埋深的不断增加,在深部岩溶区碰到的地质问题更加复杂,深部的岩溶特征较浅部更加复杂,由于隧道埋深的缘故,深部岩溶经常伴随着高地应力、高水压溶洞与裂隙等复杂的地质问题。由于岩溶发育的不确定性和岩溶隧道的复杂性,目前对于岩溶隧道,特别是深部复杂条件下岩溶隧道的研究水平还不足以满足工程建设的需要。因此,对深部复杂条件下岩溶隧道更加深入的研究就显得尤为重要。为此,本文以朝阳隧道岩溶段为研究对象,通过运用理论分析、室内试验、数值模拟和工程应用的方式或方法,对深部复杂条件下岩溶的发育规律、深部复杂条件下岩溶隧道围岩的应力分布规律及支护机理进行研究分析,主要研究结论如下:(1)分析研究了深部复杂条件下岩溶隧道的破坏机理,揭示了深部复杂条件下岩溶隧道特征。(2)分析了深部复杂条件下围岩处于高应力状态下的特征,提出深部岩溶隧道采用刚柔联合注浆支护方案。(3)通过分析研究不同注浆材料性能,得出合适于深部复杂条件下岩溶隧道注浆支护的刚性材料与柔性材料;测试不同水灰比、不同水玻璃掺量的水泥—水玻璃双浆液注浆材料的凝结时间与强度,得出适合深部溶岩隧道的刚性注浆材料配比。对柔性注浆材料的成分、凝结机理、固化特征以及工程性质进行分析,得出合理的注浆支护所用的柔性注浆材料。(4)建立深部复杂条件下岩溶隧道支护模型,利用FLAC3D有限元差分软件,建立岩溶隧道数值分析模型。分别对原支护方案和刚柔联合注浆支护方案进行数值模拟分析,从模拟中得出,刚柔联合注浆支护方案明显优于原支护方案,并且可以使隧道断面的位移控制在允许变化范围内。(5)在分析了深部复杂条件下岩溶隧道的特征,结合刚柔联合注浆理论的分析,对注浆材料的试验,在数值模拟的基础上,对朝阳隧道采用刚柔联合注浆支护。监测结果表明隧道顶部的变形量明显变小,证明采用刚柔联合注浆支护方案取得了良好的支护效果,确保隧道施工安全顺利进行。