在高地应力软岩地区进行地下工程建设，将难以避免围岩变形量大、持续时间长等问题，因此采取合适的支护系统对围岩稳定起着至关重要的作用。本文针对目前的复合衬砌进行了相关的研究工作。通过对目前的复合衬砌在现有工程中的应用情况分析，本文发现目前的复合衬砌在应对围岩大变形尤其围岩后期大变形问题上存在着众多不足之处。因此本文针对这一问题提出在衬砌和围岩之间充填塑性材料的方法，使得复合衬砌的变形能力得到显著提高。 论文的研究工作主要有以下几个方面： (1)在掌握塑性充填材料的力学性能指标的基础上，采用正交试验法对塑性材料在不同的配比下进行无自由面荷载一变形试验，分析各关键组分所占比例的变化对塑性充填材料的力学性能的影响。对所获得的荷载一变形曲线进行筛选，使所得的材料在限定荷载下表现出一定的支护刚度；荷载增大，即表现出理想的体积可压缩性能。 (2)通过模型试验，研究塑性材料充填的复合衬砌在本文提出的三种不同的围岩后期大变形的变形形式下的承载性能。并分析充填空间的几何参数对模型的承载性能的影响。 (3)在塑性充填材料在无自由面充填空间内的荷载—变形试验过程中，通过理论分析和试验的手段，研究在围岩变形过程中复合衬砌内充填材料的流动、压缩和荷载传递过程。使得该复合衬砌具有恰当的刚度和变形能力，能够吸收围岩变形并提供适宜的支护抗力，以起到适应围岩变形保护混凝土衬砌的目的。 (4)在对围岩后期大变形进行深入调研的基础上，利用有限元分析软件对南水北调西线工程输水隧洞的开挖进行数值模拟，得到围岩特性曲线，根据收敛约束法确定需要支护的支护特性曲线，进而确定所需塑性充填材料的力学性能指标，对利用塑性材料充填的复合衬砌应用于实际工程进行可行性的初步分析和评价。 (5)运用有限元分析软件对隧洞的开挖和支护进行数值模拟，结果表明塑性材料充填的复合衬砌比一般复合衬砌具有明显的优点。