花岗岩蚀变岩体体是指晚期侵入的花岗岩再经热液蚀变后形成的岩体,花岗岩蚀变岩体体强度低,有吸水膨胀的特点,易松裂崩解,节理裂隙发育,岩体破碎且多呈松散碎石角砾、粉砂土状,稳定性极差。目前,这种地质现象在国内外工程建设中较为罕见,类似工程的建设经验较少,对花岗岩蚀变带隧道围岩稳定性及变形规律的研究尚无相关资料,对蚀变带地区隧道工程的设计与施工也无规律可循,因而本文所开展的研究具有十分重要的意义。本文以洛湛线铁路北岗隧道工程为依托,该隧道洞身周边存在较厚的全风化的花岗岩蚀变带,加之隧道所处区域地下水丰富,因而在隧道穿越富水软岩地段的施工中,多次出现围岩急剧变形、坍塌、突泥、突水、地下水位下降、泉水枯竭、地面塌陷、开裂等问题,最终导致整个隧道施工被迫全面停止,设计进行变更。针对以上问题,论文基于相似理论,以几何相似比q=100、容重相似比C,=1为基础相似比,建立三类力学模型,分别研究了围岩工程特性、渗流作用、围岩分界面位置三个因素对隧道变形的影响,分析了蚀变带隧道的变形机理；为研究支护结构对隧道变形的影响及其支护效果,建立了几何相似比q=30的力学模型,对支护结构的支护效果做出评价,为支护结构的设计提供有意义的参考；同时以数值模拟计算为辅助研究手段,对模型试验成果进行了进一步地验证与补充,主要得到以下有关蚀变带隧道的研究成果：1.花岗岩蚀变带地区隧道开挖过程中洞周收敛变形明显且发展速度快,如不及时支护,容易引起地表较大范围内出现开裂甚至局部塌陷,地表沉降规律符合Peck提出的理论曲线；2.地下水的渗流将导致突泥涌水的产生,对围岩的力学性质产生损伤,这是造成北岗隧道严重塌方的最根本原因；3.隧道塌方破坏主要从拱顶开始,为拱形破坏模式,这是典型的松散无黏性土的破坏模式；4.岩体分界面存在于开挖面上或其附近时,围岩容易沿岩体分界面发生相对错动或局部破坏,并导致地表沉降、围岩压力变化的不对称,当分界面的角度为45°左右时,这种不对称性的综合影响最明显,但随着分界面与开挖面的距离增加这种影响将明显越来越小。总之,隧道围岩越多部分为软弱围岩,就对隧道围岩变形及其稳定性越不利；5.北岗隧道开挖后应重点防止渗流产生并及时施作仰拱,支护设计强度应比规范中一般规定要大,在蚀变带隧道的设计计算中应采用考虑损伤的本构模型。