在我国隧道及地下工程建设的步伐中,尤其是在施工过程中会常常遇到各种复杂的不良地质,如断层破碎带、溶洞、冻土、泥化夹层和软岩地段等。自然界中沉积岩是层状构造的岩体占陆地面积的三分之二,层状构造中往往含有大量的软硬互层构造,由于软硬互层构造岩体的特殊性,使得软硬互层岩体的破坏模式主要表现为三种形式:一是沿着斜交层面的剪切破坏,二是沿着层面的滑移破坏,三是沿着层面的劈裂破坏。在这种软硬互层的岩体中开挖隧道时,极易引起隧道围岩失稳,严重还会导致隧道的坍塌。本文以四面山隧道工程为背景,着重分析隧道开挖位置、软硬互层岩体倾角、岩层厚度对隧道围岩稳定性的影响。在整个分析过程中,首先通过自制的软硬互层岩体进行室内单轴和三轴压缩试验,用来分析软硬互层岩体的力学特性及变形破坏形态。然后通过离散元软件PFC^2D对上述岩体室内单轴及三轴压缩试验进行数值模拟,最后在对四面山软硬互层岩体隧道开挖进行离散元数值模拟,通过改变隧道的开挖位置、岩层的倾角、岩层厚度来研究软硬互层隧道围岩的裂隙扩展规律及变形破坏机理的影响。研究内容如下:（1）通过软硬互层岩体的单轴、三轴加载试验来研究不同围压、不同岩层倾角、不同层厚的岩体的力学特性及变形破坏形态。由试验结果得知:单轴压缩下,相同层厚时,岩层倾角为30°的岩体的峰值强度小于岩层倾角为0°岩体的峰值强度,倾角相同时,岩体的峰值强度随着岩体中软层岩体厚度增加降低。在倾角、层厚比一样的情况下,随着围压的增大,岩体的峰值强度随之增大;倾角为0度时的峰值强度与倾角为30度时的峰值强度的差值随着围压的增加越来越小。（2）运用离散元软件PFC^2D对软硬互层岩体试件进行单轴及三轴数值模拟,通过与室内试验进行对比分析,验证PFC^2D软件研究软硬互层岩体力学特性及变形破坏形态的可靠性,并从微观分析得出软硬互层岩体裂隙扩展分布规律:在单轴压缩下,软层岩体首先产生裂隙,当倾角为0°时,岩层厚度为2:0.5时,岩体生成了贯穿软硬岩层的裂隙,当岩层厚度为2:1时,岩体虽产生裂隙,但并未贯穿软层岩体;当岩层倾角为0°时,岩体裂隙的扩展受围压的影响,最终的破坏形态随着围压的增大由劈裂破坏变为剪切破坏,岩层倾角为30°、45°、60°时,岩体的破坏形态为剪切破坏,当岩体倾角为90°时,岩体的破坏形态为劈裂破坏;由软硬互层岩体裂隙数量与应变关系可知,软硬互层岩体在三轴压缩试验时,当硬层岩体破坏程度较小时,岩体裂隙的数量与应变关系为“S”型,当硬层岩体破坏程度大时,岩体裂隙的数量与应变关系先呈“S”型缓慢增长,然后快速增长。（3）通过离散元PFC^2D软件对四面山隧道软硬互层岩体开挖进行模拟,通过改变隧道的开挖位置、岩层的厚度、倾角来研究围岩的变形破坏规律以及裂隙扩展分布规律,根据模拟结果得出:不同位置隧道在软硬互层岩体中开挖时,隧道最薄弱处位置与软硬互层岩体中硬层岩体的位置相关,当隧道在硬层下时,隧道围岩最薄弱处在拱腰,当隧道穿过硬层时,隧道围岩最薄弱处在拱脚;隧道开挖时,软层岩体破坏程度大,岩体呈细碎状,硬层岩体破坏程度小,在拱腰及以上位置处硬层岩体断裂,可能发生较大范围的崩塌,故为了安全起见,硬层岩体与软层岩体支护时应区别对待,此现象随着岩层倾角的增大及围压的增大越明显;软硬互层岩体中随着软层的岩体增厚,隧道硬层岩体的完整性越好,因为在软硬互层岩体受力时,软层岩体容易被压缩且变形较大,随着软层岩体厚度增加,在应力下软层岩体发生了很大的变形,承担了大部分的应力。