软岩隧道大都存在围岩变形量大且持续时间长等问题,其围岩变形具有非常明显的蠕变性,且蠕变性是引起软岩大变形的重要因素。调查研究发现,研究段不同倾角条件下的变形特征不同。因此,研究软岩隧道围岩蠕变各向异性特征对研究隧道围岩大变形具有重要的意义。本论文以成兰铁路某隧道D5K218+090⁺105段（倾角45°）D5K218+935⁺965段（倾角70°）和D5K222+100⁺120段（倾角20°）为工程背景,考虑层状软岩蠕变各向异性特征,研究层面不同倾角情况下千枚岩强度参数各向异性。通过薄片鉴定、X射线衍射分析等手段对软岩的成分进行确定;通过单轴抗压强度试验、单轴压缩变形试验、直接剪切强度试验等对软岩的力学特性进行研究;通过考虑层状千枚岩蠕变各向异性设计蠕变试验,对千枚岩蠕变参数各向异性及其对隧道围岩大变形的影响进行研究。经总结之后可得出以下主要结论:（1）利用薄片鉴定和X射线衍射分析可知软岩为千枚岩,矿物成分以石英为主,其次为伊利石、云母和绿泥石;且通过膨胀性试验证明隧址区的千枚岩为非膨胀性软岩。（2）通过单轴压缩强度变形试验得出层面倾角为0°、20°、45°、70°和90°时是属于软岩和较软岩类（单轴饱和抗压强度均<30MPa）。且单轴抗压强度、残余强度和弹性模量的各向异性显著,都随千枚岩层面倾角的变化趋势均呈“U”型变化;通过三轴压缩强度变形试验得出:相同层面倾角下,随着围压的增大,峰值强度和弹性模量也逐渐变大,但相同围压下的峰值强度和弹性模量随层面倾角呈“U”型变化,45°时最小。内聚力C、内摩擦角φ、泊松比等参数值差别不大,各向异性不明显。（3）蠕变试验中不同围压（0MPa、3MPa、6MPa）条件下,岩层倾角分别为0°、20°、45°、70°、90°时千枚岩的典型破坏模式大致可归纳为4种:张拉破坏、沿片理面的剪切滑移破坏、压剪张拉破坏、剪切张拉破坏。（4）选择由Max-well体与Kelvin体串联而成的四元件Burgers蠕变模型。它可以较好的反应软岩蠕变性能。因此,在大量三轴蠕变试验基础上,利用1stOpt非线性曲线拟合分析计算软件平台,采用Burgers蠕变模型导入试验数据对蠕变曲线进行拟合,得到岩样拟合后的时间-应变曲线及E_M、E_K、η_M、η_K、长期强度等蠕变参数。蠕变参数各向异性明显,具有倾角效应。之后再将蠕变参数分别与倾角θ和围压σ₃进行拟合回归,得到蠕变参数与倾角θ和围压σ₃的函数关系:E_M=f（θ,σ₃）、E_K=f（θ,σ₃）、η_M=f（θ,σ₃）和η_K=f（θ,σ₃）,将以上结果代入Burgers模型本构方程中,从而得到改进后的含倾角θ和围压σ₃两个变量的蠕变本构方程,为后面论文研究千枚岩强度参数各向异性对隧道围岩大变形影响的数值模拟提供依据。（5）现场监测数据显示:在施工过程中拱顶发生拱顶沉降,底板发生向上回弹变形,其中（1）层面倾角为45°的D5K218+090⁺105段的拱顶最大累计沉降值为206.0mm,周边收敛值最大为113.7mm;（2）层面倾角为70°的D5K218+935⁺965段拱顶最大累计沉降值为159.0mm,周边收敛值最大为67.9mm;（3）层面倾角为20°的D5K222+100⁺120段拱顶最大累计沉降值为139.0mm,周边收敛值最大为51.0mm。由上不难发现:层面倾角为45°的隧道研究段的拱顶沉降与周边收敛值最大。20°和70°的拱顶沉降与周边收敛值相对较小。结合现场监测数据考虑利用FLAC^3D建模软件,采用改进的Burgers本构模型对以上围岩变形特征进行数值模拟。将现场监测结果和数值模拟值对比发现:数值模拟值比现场监测值整体普遍偏大,但总体规律保持不变。