随着城市地下化的不断发展和交通运输的日益频繁,隧道需要在越来越恶劣的地质条件下进行施工,因此导致近些年隧道塌方事故屡见不鲜。为了研究土质围岩隧道的塌方机理,本文首先采用三维颗粒流软件对隧道塌方进行数值模拟,研究隧道塌方过程中位移场、应力场以及力链图的演化过程,分析围岩参数对隧道塌方过程的影响规律。之后本文运用理论解析与数值模拟方法,在前人均质地层的基础上,对更为复杂的倾斜地层开挖面塌方问题进行了研究,分析不同地层参数对开挖面极限支护力以及塌方破坏范围的影响规律。本文的主要工作及成果有以下几点:（1）采用PFC3D颗粒流软件建立三轴试验模型,研究平行黏结接触模型中细观参数对宏观参数的影响规律,并建立了软弱围岩隧道塌方模型,从位移场、应力场和力链图三个方面对模拟结果进行了分析,并将模拟结果同前人试验结果进行对比,提出塌落—成拱—塌落—成拱—形成塌穿性塌方的破坏模式。同时运用该模型研究了黏聚力和摩擦角对隧道塌穿型塌方过程的影响规律,发现黏聚力和内摩擦角的减小均会导致隧道塌方过程中的拱效应现象减弱,但黏聚力的变化并不会对塌穿型塌方范围产生影响,而内摩擦角的减小则会增大塌方范围。（2）在Mollon等人建立的均质地层开挖面稳定性分析模型的基础上,运用空间离散化技术及上限定理,建立了倾斜分层地层中圆形隧道开挖面主动破坏理论模型,将地层倾角α纳入模型考虑范围。利用该模型,针对分层地层工况,研究了地层走向、地层倾角、地层强度等因素对开挖面极限支护力和塌方破坏范围的影响规律,结果表明:当地层走向垂直于隧道轴线时,在上强下弱地层中,随着地层倾角的增大,开挖面极限支护力和塌方破坏范围都在不断增大,而在上弱下强地层中,极限支护力和塌方破坏范围则会不断减小;当地层走向平行于隧道轴线时,上强下弱与上弱下强地层中地层倾角的改变对极限支护力影响不大。（3）采用FLAC3D数值模拟软件,建立三维倾斜地层开挖面破坏数值模型。考虑到倾斜地层与隧道空间位置的关系,分别建立地层走向垂直于隧道轴线和平行于隧道轴线两种计算模型,根据开挖面极限支护力、位移及塑性剪应变云图对开挖面主动破坏问题进行分析。并从极限支护力与塌方破坏范围两方面,将数值计算结果与理论计算结果进行对比分析,发现结果吻合较好,从而验证了前述倾斜分层地层中开挖面主动破坏理论模型的合理性和正确性。