在渝黔铁路土建6标天坪隧道水平岩层或含有断层的地层中掘进时,在高地应力和富水条件下常常易发生大变形。且该类隧道不仅变形量大,其变形速度也快,其变形位移可达几十厘米,严重者可达数米,假如支护设计不合理或支护时机不当,甚至可能将整个隧道完全封堵。如果大变形发生在永久支护施工前,隧道内初支扭曲、破坏现象将十分明显。该类大变形不仅对工程施工造成影响,工期延长,治理病害成本高,还影响隧道正常运营。本文以天坪隧道斜井工区高地应力环境为工程背景,采取室内试验、理论分析和现场监测相结合的方法,针对天坪隧道地质条件及工程特性,系统的分析了炭质片岩隧道在施工过程中围岩扰动产生大变形的机理及相关影响因素,结合对隧道“支护-围岩”系统的分析,提出了控制隧道大变形的方法,形成大变形隧道开挖和支护的关键技术。该成果在天坪隧道应用后可以做到措施超前、到位,在预测的基础上通过监测资料的分析及对支护参数的调整,确保天坪隧道施工的稳定安全,同时,可为今后围岩地质条件相类似的工程项目提供参考和指导,论文取得的主要成果如下:(1)对隧道地应力测试方法进行比选分析,提出指导性的地应力测试方法。结合天坪隧道斜井施工需要进行了地应力测试,然后结合地应力测试结果提出了合理的开挖方法和支护参数,解决了高地应力初期支护开裂,底板隆起变形等施工问题,为进一步推广应用奠定了基础。(2)对调研的高地应力环境下隧道力学特性资料进行分析,结合监测数据进行了支护受力与隧道变形的规律研究,得到了初步分析结论,再结合现场实际情况进行对比分析,提出了合理的开挖方法和支护参数优化方案,为安全快速施工提供技术支持和理论依据。(3)针对高地应力软岩隧道工程,结合施工力学行为分析,制定了“超前支护、支护加强、合理变形、先放后抗、先柔后刚、刚柔共用、及时闭合、仰拱加强、改善结构、超前预报”的快速施工原则和总体方案,配合平导超前等辅助方案解决了该隧道施工难题,并提出了安全控制标准。