目前，随着我国交通隧道工程以及地下工程的迅猛发展，其长大、深埋、高海拔等特点日趋明显，隧道环境地质条件也变得越来越复杂，施工中常常会遇到岩爆、坍塌、涌水突泥、软弱围岩大变形等地质灾害。其中，软弱围岩大变形问题是一类危害程度大、整治费用高的工程地质灾害，给工程建设造成了极大困难，已经成为地下工程世界性的难题之一。牟尼沟公路隧道，隧址区位于软弱围岩区、构造作用强烈，岩体节理裂隙发育，地下水丰富，属极为复杂的环境地质条件，软弱围岩问题突出。本文在对隧址区复杂环境地质条件进行调查研究的基础上，对隧道围岩特性进行了试验研究，对影响围岩稳定性的主要影响因素及围岩大变形产生的机理和机制模式进行了分析；在此基础上，采用三维数值模拟分析方法对隧道围岩稳定性进行了评价；取得了以下成果和认识：（1）在资料搜集和现场调查研究的基础上，对牟尼沟隧址区的复杂环境地质条件进行了深入研究和总结。（2）采用X衍射分析法、薄片鉴定法、扫描电子显微镜法（SEM）等对牟尼沟隧道常见的炭质绢云母千枚岩的物质组成和结构特点进行了分析，给出了叶理发育A级的结论。同时，对该类围岩进行了较为系统的单轴压缩试验，总结了其强度变化特点。（3）研究认为牟尼沟隧道大变形的机制主要为塑性楔体剪切滑移机制，并结合地质超前预报的结果进行验证分析，认为围岩变形量级总体上为轻微大变形（I级）。（4）根据三维数值模拟分析结果，提出洞室开挖后，主应力差的剧增，尤其是软岩，是发生剪切滑移或塑性流动的主要控制因素，也是围岩发生大变形的重要原因之一。对围岩动力响应进行三维数值分析，充分分析了应力、位移和塑性区变化，总体认为影响有限。