超深埋软岩隧道大变形是一种人类活动诱发的地质灾害,是地下工程开挖过程中经常遇到的工程地质问题;具体表现为围岩变形、衬砌破裂、钢拱架扭曲以及支护体系失效等,由此可能带来的工程问题,轻则造成一定的社会经济损失,重则会带来灾难性后果,威胁人员和设备的安全。本文以川藏线折多山超深埋隧道为研究对象,使用现场钻孔地应力以及室内仿真实验数据,针对典型断面,提取不同隧道区域开挖围岩的应力-变形特征以及变形机制;分析不同因素对隧道围岩变形的影响;收集西南地区多个大变形工程案例训练成预测模型,采用粗糙集理论和支持向量机进行大变形预测,同时和常规预测法进行对比。具体研究内容如下:(1)针对川藏线折多山隧址区工程地质条件,对勘察设计阶段现场收集的通过应力解除法实测的隧址区钻孔地应力进行分析,钻孔在测量深度范围内主应力值随地层深度增加而增加,且一致性较好,符合已有规律,区域应力场受构造影响较大,水平主应力占优势。(2)参考已完成的川藏线折多山深埋隧道区域地应力反演结果,选取特征断面对隧道台阶法开挖进行模拟,分析围岩周边典型部位变形、应力、塑性区的变化情况、掌子面挤出变形特征,并结合工程地质条件模拟分析隧道大变形力学机制。(3)建立河谷岸坡区域三维地质模型,进而对比分析河谷段在自重应力和构造应力作用下地应力分布情况;在此基础上分析河谷段隧道开挖变形、应力分布特征。结果表明河谷岸坡区域虽然埋深较小但地应力较高,易发生大变形灾害。(4)考虑不同开挖进尺、不同围岩等级、埋深条件、侧压力系数以及地下水几个因素,分析其对围岩变形的影响。从模拟结果可知:围岩变形易受多种因素影响,在折多山深埋隧道开挖进尺建议以1m为宜,以便尽快形成闭合支护。(5)基于粗糙集理论和支持向量机预测法,收集西南地区大变形隧道工程的埋深、地质构造等多个因素,对数百种变形案例进行训练形成预测模型,进而采用此模型对折多山隧道大变形进行预测,并与常规预测(地质综合分析法、应力强度比法)结果进行比较。比较结果表明:粗糙集理论和支持向量机预测结果较好。