汶马高速公路为四川藏区第二条高速公路,是中国建设难度最大的高速公路之一,桥隧比高达86%。区域内地形高陡,深切峡谷纵横分布,千枚岩、板岩、片岩等变质软岩广泛出露,地质构造运动活跃,地震活动频繁,崩塌、滑坡、不稳定斜坡广泛分布。受限于地形条件,桥梁、隧道工程将难以避免地穿越这些不良地质体。因此,对汶马高速沿线,隧道穿越不稳定斜坡所出现的岩土工程问题与处置方案研究刻不容缓。薛城一号隧道开挖后,进口段边坡与隧道洞身不同位置出现了裂缝,且有变形持续增加的趋势,对隧道洞身和洞口外接的木卡大桥正常施工构成了威胁。本文以薛城一号隧道进口段边坡为研究对象,对场地的工程地质条件进行调查,完成了研究区的岩体质量研究,进行室内试验,结合工程经验,完成了岩体力学参数选取。对变形体发育规模与边界特征进行调查,掌握了坡体结构特征。通过对历史变形进行测量,并结合变形监测数据进行分析,掌握了边坡与隧道洞身变形分布时空规律,进一步提出了围岩—边坡相互作用的概念模型,并进行了变形分区与潜在危害性的定性评价。基于DEM建立了数值计算模型,对薛城一号隧道开挖前后,围岩—边坡体系的应力应变、位移变形特征进行了定量分析,在此基础上完成了对该体系的稳定性评价。最后,综合研究区的地质条件、施工现状与变形的成因机理,提出了具有针对性的防治措施,并使用数值计算与监测数据相结合的方式进行分析、验证。本论文的主要研究内容与取得的成果有:(1)对研究区进行了大量的现场勘查,查明了场地的地形地貌、岩性分布特征、水文地质条件、不良地质体分布以及人类工程活动情况。采用无人机对边坡进行了测绘,获取了场地的点云数据,使用Pix4D建立了地面高程模型(DSM)与数字正射影像(DOM),结合及计算成果,基于Smart3D建立了三维倾斜模型,采用三点法在三维倾斜模型上进行了结构面测量,最后将解译成果与地面调查成果相结合,统计了优势结构面。对岩体结构从边坡岩体结构类型和围岩结构类型两个方面进行了分类,全面掌握了薛城一号隧道进口边坡的岩体结构特征。进行了劈裂抗拉试验与单轴压缩试验,得到了岩体力学参数的定量数据。(2)结合前期分析成果,对边坡的坡体结构特征进行分析,认为薛城一号隧道进口边坡为倾倒变形体,进口段为极强倾倒区,分界线下部为强倾倒区,且隧道走向与坡面斜交,与层理走向小角度相交,进口段属浅埋段。通过对隧道开挖后的历史变形进行调查、测量,并结合GNSS监测数据,发现隧道开挖后,隧道进口上方岩体首先出现变形,变形量最大,坡表、隧道洞身出现裂缝的时间稍滞后,位移量值相对较小,且变形主要集中于极强倾倒区。对围岩—边坡体系的变形机制进行了分析,提出了相互作用地质概念模型,为数值计算提供了分析基础。(3)对地面高程模型(DSM)进行滤波处理,获取了数字高程模型(DEM),结合地质概念模型,建立了数值计算模型。运用Flac3D对隧道施工前后进行了三维数值计算,得到了隧道开挖后围岩与边坡的应力调整过程以及最大剪应变的分布情况。运用UDEC进行了变形破裂模式分析,发现若不采取治理措施,边坡整体将沿结构面与折断带组合形成的软弱面滑移失稳,局部出现坠落式崩塌。在此基础上,对隧道围岩—边坡体系作出了稳定性综合评价。(4)在掌握了围岩—边坡体系的变形成因机理与稳定性状态的情况下,提出了适用于研究区边坡的“预应力锚索+预应力锚杆+主动防护网+导石网+截排水沟+隧道出口桥改路+增设明洞”的综合处置方案,采用数值计算分析了该方案的有效性,结合治理工程完成后的监测数据对其进行了验证,认为该方案是合理的。以上研究对双线分离式公路隧道穿越大型倾倒变形体的设计、施工建设水平有一定的推动作用,对类似工程的修建具有良好的借鉴意义。