近年来,随着我国基础设施建设的迅猛发展,其中高地应力软岩隧道所占的比例也在不断增加,同时在高地应力软岩隧道施工中暴露出诸多问题,例如,围岩变形量大且变形持续时间长,初期支护变形严重,易发生侵限,拱顶喷射混凝土脱落、破裂等。因此,在高地应力软岩条件下如何安全稳定施工,保证工程质量成为一个施工重点与难点。本文以渭武高速木寨岭隧道为工程依托,采用围岩变形量测、理论分析以及有限元模拟等综合分析法,对渭武高速木寨岭隧道进行工法优化与变形控制措施研究,主要工作与成果如下:(1)对高地应力软岩蠕变模型进行阐述;简要的分析高地应力软岩变形力学机理。(2)对渭武高速木寨岭隧道拱顶沉降、水平收敛进行分析,结合已有高地应力软岩隧道工程案例以及同区域木寨岭铁路隧道,对高地应力软岩变形特征以及发生变形的内外在因素进行分析,内在因素为:软岩的特性、高地应力的挤压性与水等;外在因素为:施工扰动与开挖工法等。(3)根据渭武高速木寨岭隧道实际情况,提出不同的变形控制措施与工法优化方案。在变形控制措施方面,对喷射混凝土厚度(21cm、28cm、35cm)与掌子面前方预加固范围(90°、127°、180°)进行三维有限元数值模拟,从控制围岩变形、支护结构受力和围岩塑性区等方面进行对比分析;在工法优化方面,对开挖方法(环形开挖预留核心土法、三台阶七步预留核心土法)、台阶高度(3m、3.5m、4m)、台阶长度(5m、6m、7m)和支护时机(支护时机一与施工同步、支护时机二为延后一榀、支护时机三为延后两榀)进行三维有限元数值模拟,并对围岩变形、支护结构受力、围岩塑性区和掌子面挤出位移等方面进行对比分析。(4)通过数值模拟发现高地应力软岩隧道稳定性与地应力释放密切相关。过度的地应力释放会加大塑性区的范围,一旦加大塑性区范围,围岩强度将快速降低,出现软化现象,因此过度的释放应力会导致隧道失稳。(5)提出合理的变形控制措施与工法优化方案,即:三台阶七步预留核心土法、配合5m台阶长度、3m台阶高度、180°预加固范围、28cm喷射混凝土厚度、支护时机二(延后一榀支护),其组合为最佳方案。