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毛羽山隧道为软弱围岩且埋深较大，并处于极高地应力环境下，且松动圈范围较大，普通的锚杆长度不足以穿越松动区锚固到稳定岩体中，这使得传统的锚喷支护不能充分发挥作用，严重影响施工进度并存在较大的安全隐患。针对上述的特点，选用预应力长锚索配合锚喷混凝土的支护结构来测试对大变形的改善情况。本文以兰渝铁路毛羽山隧道的预应力长锚索试验段为背景，围绕锚索对大变形的控制情况展开下列研究。（1）在隧道12m和18m长锚索试验段中各选一个监测断面作为研究对象，分别从围岩变形、围岩压力、接触压力和锚索受力等四个方面进行研究分析，得到了围岩的变形和应力应变的规律，以及二次衬砌受力情况。（2）采用FLAC3D软件对12m和18m长锚索试验段，以及将12m长锚索布设在18m长锚索位置处的换布设位置段的隧道施工过程进行数值模拟，分析得出隧道变形、围岩应力和接触应力随施工空间变化的规律。（3）通过毛羽山隧道预应力长锚索试验段现场实测变形、围岩压力和初支与二次衬砌接触压力与数值模拟中的结果比较分析，综合评选变形控制效果，选择最优的锚索施作方案。主要研究成果：（1）预应力长锚索是一种“主动”的支护形式，对围岩的变形能更容易控制，且12m和18m的锚索长度都可以穿过6m左右的围岩表层松动区范围，将表层松动的岩块锚固到深层未扰动的稳定岩体中，充分利用未扰动体的稳定性加固隧道洞室。（2）通过对现场围岩位移和应力值分析，得出预应力长锚索试验段隧道的变形和应力规律：各测点的位移量、围岩压力、接触压力的测量值受隧道三台阶施工工序的影响较大，有较长时间波动，其增大期较长，累积总量大，且还出现左右不对称的情况。12m长锚索试验段监控断面的拱顶累积沉降量为371mm，上台阶收敛值为438mm，中台阶收敛值为347mm，下台阶收敛值为269mm；18m长锚索试验段监控断面的拱顶累积沉降量为296mm，上台阶收敛值为387mm，中台阶收敛值为340mm，下台阶收敛值为279mm。当在预应力锚索施作后，施作部位的控制变形效果较明显，可以减小累积变形量，且能有效的减小二次衬砌的受力情况。（3）通过12m和18m两个长锚索试验段及换布设位置段的三维数值模拟对比分析得出，12m长锚索试验段的支护结构在中台阶和下台阶收敛值比18m长锚索试验段约减小30%；18m长锚索试验段在拱顶沉降方面比12m长锚索试验段减小约15%，在上台阶水平收敛控制上减小约20%；换布设位置段在拱顶沉降控制方面比18m长锚索试验段略差5%。18m长锚索试验段的预应力锚索布设形式对上拱部的变形、围岩y应力和接触应力都有较好地控制，换布设位置段控制效果略差于18m长锚索试验段控制效果；12m长锚索试验段的支护结构对墙中范围控制效果较好。