本文结合武广铁路客运专线黄登仙隧道开挖支护施工实例,通过施工现场调研、收集和整理相关技术资料以及对现场大量实测数据研究分析的基础上,采用现代力学理论和先进的数值模拟技术,研究隧道开挖后的变形与破坏机理,用以确定影响隧道变形的主要因素。对开挖后采用的锚杆、锚索支护加固机理进行分析,进一步优化隧道的支护型式与支护参数,大大的提高了锚杆、锚索支护技术水平,对现场施工中的实际应用有重大意义。隧道开挖后的锚杆支护主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、节理张开及新裂隙产生等现象的发生,通过锚杆的作用来阻止隧道围岩的进一步变形与破坏,抑制隧道围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏的产生,保持锚杆锚固范围的围压整体性,在锚固区内形成刚度较大的承载结构,进而提高隧道锚固区内围岩的整体强度和稳定性。因此,对锚杆支护系统的刚度要求较高,特别是锚杆预紧力起着决定性作用。锚索的作用主要是将锚杆支护形成的次生承载结构与深部围岩相联系,提高次生承载结构的稳定性,同时充分调动深部围岩的承载能力,使更大范围内的岩体共同承载变形载荷。并可通过施加较大的预紧力,挤压岩层中层理、节理等不连续面,增加了不连续面之间的抗剪力,从而使隧道围岩的整体性进一步增强。本文参考引用了一个锚杆在张拉荷载下的剪应力分布模型,根据该模型对锚杆进行的力学分析和计算曲线与现场实测应力分布情况相对照,两者基本一致,由于采用的全长粘结锚杆的设计理论与锚杆的实际工作状态存在较大差别,工程实际中的锚杆设计长度应以潜在不稳定体的分布深度为依据。提高孔壁接触面的抗剪强度是提高全长粘结锚杆锚固力的重要环节。在对现场大量实测数据深入分析研究的基础上,本文运用通用有限元程序Flac3D对隧道所采取的不同断面形状、不同支护形式进行模拟分析,为了进一步验证研究效果,本文又采用了离散元程序UDEC对隧道的底臌变形机理进行了数值模拟进行验证,得出了在隧道开挖施工中不同隧道支护形式下隧道围岩的位移规律。最后在综合各研究成果的基础上,同时结合现场实际情况,对隧道的不同支护方案设计对比分析,进行了断面规格优化、支护参数优化、支护工艺优化、施工方法优化等分析研究,并进行了各方案的经济分析,最终确定隧道断面采用马蹄形断面,反底拱掘进,高强螺纹钢锚杆全长锚固,配合锚网索喷进行永久支护。该支护方案为解决软弱围岩段变形破坏问题的最优可行方案。