受困于我国中西部地区艰险复杂的地质构造环境、水文地质条件与地层岩性条件等因素,未来十年内,一大批具有“超大埋深、高地应力、高次生地质灾害风险、高压富水”特性的深埋特长层状软岩隧道群将从我国第二地貌阶梯(地面高程1000～2000 m)向第一地貌阶梯(地面高程3000～5600 m)修建。复杂地质环境下大埋深层状软岩隧道的围岩稳定性与支护结构安全性问题将会愈发突出,高地应力作用下层状软弱围岩的变形破坏机理、稳定性控制理论技术与相应对策、支护结构体系的承载机理及其在施工期与长期服役状态下的受力特征与力学行为演化规律亟待进行深入研究。论文在国家重点研发计划项目“区域综合交通基础设施安全保障技术”等国家重大研究项目资助下,选取我国中西部地区多座典型的大埋深层状软弱围岩特长隧道为研究对象,采用资料调研、理论分析、现场测试、室内试验、数值模拟等多种手段,对高地应力层状软岩隧道的围岩变形破坏机理、支护结构在施工期与服役状态下的安全性能演化规律进行了深入研究,论文主要工作和研究成果如下:1、系统开展了不同围压与不同含水状态下碳质千枚岩、砂岩与泥岩、碳质板岩的单轴压缩与常规三轴压缩试验,对其力学性质及其破坏机制、遇水软化特性进行了深入分析。揭示了层理构造、高围压、含水状态对软岩力学特性及其损伤演化过程的影响;并基于岩石释能与储能理论,研究了不同性质软岩的能量损伤演化过程,提出了软岩进入能量硬化与能量软化阶段的应力阈值点,并建立了一种新的岩石能量脆性评价指标。2、揭示了高地应力层状软岩隧道的非对称围岩变形破坏规律,通过93个典型高地应力深埋层状软岩隧道的变形资料,探讨了隧道最大变形量与地应力、岩体强度、埋深之间的关系。基于此,提出了一种适用于高地应力层状软岩隧道的大变形预测分级指标。3、依托于四川藏区高速公路,选取典型的穿越断层破碎带隧道、软弱围岩隧道、浅埋偏压隧道、高地应力硬岩隧道、高地应力软岩隧道,对其开展了支护结构受力的现场测试研究,并对测试结果进行对比性分析,揭示了不同危险源环境下隧道施工期围岩压力、钢拱架应力、二次衬砌轴力与弯矩的演化规律,探明了软弱围岩、断层破碎带、地形偏压、高地应力、层理构造等因素对隧道支护结构力学行为的影响。4、开展了高地应力层状软岩隧道的非对称大变形与非对称受力特性研究,采用离散元模拟方法,揭示了侧压力系数、层理角度、层理厚度、剪应力场对支护结构非对称力学行为的影响。提出了采用双层初期支护方法合理应对高地应力层状软岩隧道的挤压性大变形灾害,并基于流变损伤演化模型,分析了双层初期支护的承载机理。5、以汶马高速鹧鸪山隧道为依托工程,开展了围岩压力与二次衬砌力学行为的长期健康监测。同时,采用理论分析与数值模拟方法,揭示了高地应力软岩隧道在围岩流变荷载作用下的全服役周期结构安全性能演化规律。