随着国家基础设施建设的快速发展,隧道的建设规模不断扩大。在隧道建设过程中,当隧道穿越软弱围岩段时,隧道容易发生变形过大、开裂,甚至坍塌等工程问题,因此有必要研究软弱围岩隧道的受力特性。本文在研究总结软弱围岩受力特征和变形机制的基础上,以紫荆铁路隧道为工程背景,采用室内试验,数值模拟和现场监测试验相结合的方法,揭示了软弱围岩的物理特性,分析了富水软弱围岩隧道的受力特性和稳定性。主要研究内容包括:(1)结合紫荆隧道工程概况,进行了紫荆铁路隧道软弱围岩物理力学特性测试,获取了所取岩样的重度、含水率和强度等指标,所取软岩试样平均重度γ约为22.83 k N/m~3;含水率w为14.01%～18.87%,处于较高的含水状态。单轴压缩试验加载速率为0.05mm/min时,峰值变形为0.483mm,峰值强度为14.242MPa;开展三轴压缩试验,测定所取岩样粘聚力值c=3.8 MPa,内摩擦角为φ=41.3°。(2)在对紫荆隧道围岩受力特征和变形力学机制进行分析的基础上,基于组合拱理论,对紫荆隧道锚喷支护结构参数进行了分析计算,并进行了二次衬砌设计和隧道超前支护设计。(3)运用有限元软件MIDAS/GTS,建立了紫荆铁路隧道软弱围岩数值计算模型,分析了施工过程中隧道围岩竖向位移、围岩水平位移随着掘进步骤的变形规律及分布情况以及围岩应力、喷射混凝锚杆应力随着掘进步骤的受力特性及分布情况。(4)对紫荆隧道围岩受力、拱顶下沉、净空水平收敛变形、钢架受力、二衬混凝土受力等情况进行了现场测试与分析,监测结果表明:拱顶下沉变量为4.5 mm,水平收敛变形量为0.33 mm,拱顶下沉值远大于水平收敛量。测点1压力最大值达到600 k Pa。右侧拱腰处最大压力值达到350 k Pa,右侧仰拱拱脚处最大值达到300 k Pa,一段时间后各测点变化均趋于平缓(5)应用多因素模糊综合评价法,对紫荆隧道围岩级别进行模糊综合评判。利用层次分析法对各因素指标进行分析与调整,确定各因素指标的分级标准,建立其相应的隶属度函数,根据其对隧道围岩等级的影响不同,确定其相应的模糊权重,最终建立隧道围岩分级的模糊综合评判模型,并进行了紫荆隧道围岩稳定性安全评价。该论文由图67幅,表32个,参考文献79篇