在公路建设已呈现施工环境山岭化、地质条件复杂化的趋势下,开展隧道围岩研究显得尤为重要,尤其当隧道围岩岩性以泥质砂岩为典型的软岩时,围岩中含有渗流水压力以及破碎带,在隧道的施工中极易出现大变形破坏。旨在控制隧道施工安全,确保运营寿命,开展穿越断层破碎带隧道围岩大变形机理及控制技术研究。因此,本文以上加山隧道为研究对象,通过理论分析、室内试验、相似模型试验、数值模拟相结合的研究方法,以围岩特性研究为基础,进一步对隧道开挖技术参数优化分析,最终提出了结构-地层变形控制指标。得到主要结论为:（1）依托上加山隧道泥质砂岩软弱破碎特性,开展了不同含水率、不同围压条件下的三轴压缩试验,获得了不同含水率及围压条件下,泥质砂岩应力-应变规律。基于现场地应力分布特征,选取对应围压条件下的强度特征,并以此为依据开展了符合现场围压条件,不同含水率状态下的泥质砂岩三轴蠕变试验,获得了不同含水率条件下岩石蠕变变形规律。并对西原体模型进行修正,引入可以表征不同含水率因素影响的非线性元件,建立了不同含水率条件下泥质砂岩蠕变损伤模型。进一步开展了泥质砂岩劈裂试验,获得了其抗拉特征规律。以上室内试验,明确了泥质砂岩力学特征,并且获得了其强度参数取值,为后期模拟分析奠定数据基础。（2）根据现场工程情况,分析了隧道围岩变形规律特征,阐明了围岩变形机理。考虑形变压力、松动压力、渗流水压三者综合作用,将围岩渗流水压力计算表达式引入至Kastner形变压力和经典Caquot松动压力计算公式,建立了考虑渗流水压作用条件下围岩塑性形变压力及围岩塑性松动压力与断面径向变形之间的函数关系,获得了围岩特征曲线。根据现场实际支护参数,推导出支护结构特征方程,得到支护特征曲线。将围岩特征曲线与支护特征曲线对比分析,以围岩压力-支护反力平衡点为依据,最终基于理论分析得到了考虑渗流水压力作用下的隧道围岩预留变形量取值。以达到平衡点时支护反力值大小为判断依据,为接下来的相似模拟试验开挖参数优化提供参考准则。（3）为了进一步分析合理预留变形量取值,开展了含破碎带隧道开挖参数优化的相似模型试验。首先分析3种开挖方式对支护结构受力的影响特征,得出三台阶七步开挖法为最优开挖方式。其次分析6种不同循环进尺对支护结构受力的影响特征,得出循环进尺为1m时为最优。在此基础上,结合理论分析所得围岩预留变形量的取值,分析了6种不同预留变形量对支护结构受力的影响特征。最终得到当预留变形量选择300mm时为最优,并验证了理论分析结果的正确性。为了进一步探究不同断层破碎带夹角对围岩及支护结构变形的影响,模拟了7种不同倾角断层破碎带隧道开挖试验,综合对比分析表明:随着破碎带倾角的增加,隧道围岩沿破碎带-围岩界面滑动变形趋势增加,隧道越容易发生失稳破坏。（4）结合相似模型试验所获得的不同开挖参数影响下的支护结构受力特征,采用数值模拟方法,对3种不同开挖方式、7种不同循环进尺开挖参数条件下的隧道围岩进行模拟分析。获得了沿隧道轴向不同断面下的围岩竖向、水平变形特征、塑性区分布规律。最终,结合相似模型试验支护结构受力特征规律,从结构受力、围岩变形两个角度出发,确定了三台阶七步开挖法为最优开挖方式及循环进尺为1m时为最优。根据最优开挖参数下隧道围岩变形量范围,验证了合理预留变形量取值为300mm。进一步模拟分析了7种不同倾角断层破碎带隧道开挖,得到随着倾角增加,沿破碎带-围岩界面滑动作用力增大,界面抗滑力减小,最终导致隧道围岩整体位移变形量增大,塑性区面积也随之增加。（5）考虑到围岩软弱特性,在衬砌施作之后,隧道长期运营阶段,围岩容易出现蠕变变形,会进一步引起衬砌结构附加变形,因此,本节基于前文室内蠕变试验结果,分析了软弱围岩蠕变变形特征。在此基础上,采用FLAC3D进行长期模拟计算,得到了拱顶沉降和两腰收敛蠕变曲线,结果表明:各特征点在模拟计算时间内均为衰减-等速两阶段蠕变变形特征,并且其最终变形值在2mm-4mm范围。将前文所提出的蠕变方程作为隧道围岩长时变形计算方法,相对比其计算结果较为接近,由此可见,计算方法具有一定的合理性。（6）基于前文所获得的最优开挖技术参数,对不同应力释放率进行了模拟分析,获得了不同开挖步序在0～100%应力释放条件下的变形特征,结合尖点突变理论,最终得到围岩发生塑性应变突变时应力的释放率为70%。在围岩稳定极限状态分析的基础上,对两类岩性在70%的应力释放率条件下的变形进行了数值模拟,得到了两种不同的岩性极限位移值,并基于极限位移分析,确定了隧道围岩变形的控制基准分级,并给出了隧道不同围岩类别的变形控制指标。该论文有图170幅,表28个,参考文献73篇。