自然界中具有层状构造的沉积岩约占陆地面积的2/3,而我国占到77.3%,许多变质岩也具有显著的层状构造特征,在工程建设中将遇到大量的层状岩体稳定问题。层状岩体由于具有层状结构,不仅变形和强度性质具有明显的各向异性,岩体的破坏机理及方式也明显不同于其它岩体。本文依托渝湘高速酉洪段葡萄山隧道工程,开展了层状围岩隧道施工监测成果分析、层状围岩横观各向同性试验研究、不同倾角层状围岩隧道稳定性以及层状围岩隧道锚杆支护参数优化的研究。①结合葡萄山隧道施工监测资料分析,得到了水平层状围岩的拱顶下沉、水平收敛、锚杆轴力、围岩与初期支护间压力、初期支护与二次衬砌间的压力的变化规律。②采用MTS-815型全数控液压伺服刚性岩石力学试验系统进行了两个方向上的(垂直层理和平行层理方向)单轴和三轴室内压缩试验,研究了单轴抗压强度和三轴抗压强度横观各向同性性质,分析并总结了围压对横观各向同性性质的影响。③利用试验所得到的岩石的力学参数、采用三维弹塑性有限元法对不同倾角层状围岩隧道稳定性进行了分析。共建立6个模型,包括一个无层面模型及层面倾角分别为0°、22.5°、45°、67.5°和90°的5个模型,研究了各个模型围岩应力、位移、塑性区变化规律及初期支护受力特征。④从经济的角度,以0度和45度模型为例,从锚杆长度、锚杆布置两个方面提出了层状围岩隧道锚杆支护参数优化的建议方案。论文研究成果为层状围岩隧道稳定性分析和支护结构设计提供了可借鉴的经验,同时可以节约资金,可取得良好的技术经济效益,具有重要的理论研究意义和工程实用价值。