围岩大变形在国内外隧道建设中屡见不鲜,给隧道建设者们带来极大困扰,也是学者们重点研究的方向之一。本文以渭武高速公路木寨岭隧道工程为研究背景,根据施工现场隧道实际大变形情况,主要运用现场调研、理论解析公式计算和数值模拟分析方法,对隧道大变形进行预测分析和大变形分级标准研究,主要研究工作及结论如下:(1)介绍了论文所依托的工程背景,包括木寨岭隧道的工程设计情况、地质条件、地应力分布情况,经过的断层压碎带;根据现场位移实测数据,发现隧道围岩具有变形量大、变形速率快和变形持续时间长的特征。总结出在极高地应力情况下,炭质板岩隧道施工变形存在以下特点:(1)炭质板岩具有弱膨胀性;(2)塑性挤压式变形;(3)变形大且不收敛;(4)施工扰动敏感性;(5)跳跃性。(2)根据木寨岭隧道的实际围岩情况,在现有研究成果的基础上,从软弱围岩的工程特征、力学理论以及失稳破坏机理三个方面对炭质板岩的特性进行分析,以及在不良地质条件下围岩易发生的变形或破坏情况。当层状岩体节理裂隙发育、层间结合的破坏及岩层倾角适宜三个条件同时满足时,层状岩体才会发生滑移破坏。在支护不及时或支护不合理时,围岩破碎松动圈将从开挖面持续向围岩内部发展,有可能引发大范围的滑塌。深入分析了炭质板岩力学特性和板岩隧道大变形机理,为炭质板岩隧道大变形研究提供一定的理论基础。(3)利用隧道力学理论,考虑围岩流变特性,采用广义开尔文蠕变模型方程进行理论计算,计算隧道深埋段主要断面在高地应力情况下的水平收敛变形和竖向沉降变形,根据计算结果进行隧道大变形预测研究。(4)在理论计算分析的基础上,釆用数值模拟分析方法对木寨岭隧道可能产生的大变形进行模拟计算,计算隧道在高地应力情况下的水平收敛变形和竖向沉降变形,其结果与实际隧道施工过程中出现的大变形情况有较好的吻合,通过对数据的整理回归分析,明确了木寨岭隧道在高地应力下的受力变形规律,并将这些数据进行反馈,用于指导工程实际应用。(5)结合木寨岭隧道工程实际,分析大变形隧道的基本特征及变形影响因素,将木寨岭隧道大变形分级标准分为设计阶段理论预判分级标准和施工阶段现场判定分级标准,并给出了针对大变形隧道施工的变形控制对策和建议,用于指导施工。