随着我国公路建设事业不断发展,隧道建设数量不断增加,越来越多隧道穿越软弱围岩地层。软弱围岩稳定性差,开挖过程中的变形演化是工程中最受关注的问题之一。同时,准确得到开挖过程中围岩力学参数是隧道设计与施工的重要基础。因此开展软弱围岩隧道变形演化及参数反演研究,具有重要的理论与工程意义。本文主要工作如下:依据实际工程地质条件建立室内相似模型试验,采用数字散斑相关方法与压力盒作为测量手段,开展了垂直荷载对软弱围岩变形演化影响研究,分析了隧道围岩的位移场、应变场及围岩内部应力的变化情况,得到了软弱围岩随垂直荷载变化的位移、应变、内部应力演化过程及规律。研究发现:随垂直荷载增加,隧道围岩水平与垂直位移均逐渐增加,与弹性阶段相比塑性阶段围岩变形速率较快;围岩垂直应变场呈现整体受压,水平应变场受拉区主要以洞室为中心呈X型分布;由洞室到围岩深部,垂直荷载增加对洞室水平两侧围岩切向应力影响逐渐减小,对径向应力影响逐渐增大;由加载面到洞室顶部,垂直荷载增加对洞顶围岩径向应力的影响逐渐减小。为及时掌握隧道开挖过程中围岩强度、泊松比、内摩擦角、粘聚力等材料参数的变化情况,根据位移反分析法原理,开展了围岩参数反演研究。首先构建了数字散斑相关方法与有限单元法相结合的力学参数反演公式。其次结合室内相似模型试验测量数据,通过ABAQUS数值模拟与MATLAB相关编程,对围岩力学参数进行反演计算。最后采用反演参数进行数值模拟计算,计算结果与室内相似模型试验结果进行对比分析,验证了反演方法的可行性与反演参数的准确性。研究成果对软弱围岩隧道设计与施工具有一定的借鉴指导作用。