随着中国铁路隧道的不断发展,隧道施工中经常遇到大变形的灾害,隧道发生大变形后难免会出现施工安全隐患、施工进度延缓、造价攀升、施工质量降低等一系列问题,为避免在施工中出现大变形而导致的重复施工,对于易产生大变形的隧道工程进行机理的研究,掌握大变形的发生、发展规律,采取合理的施工措施,不等灾害发生即可得到治理,可最大限度的减少损失。隧道大变形的处置方式多种多样,不同的大变形处置方式有不同的支护效果。本文以牡绥线扩能改造工程兴源隧道的现场地质状况、设计方案、施工方法、围岩大变形状况等为研究对象,采用理论分析、地质分析、现场试验、模型计算等手段研究双层初期支护在大变形隧道中的应用效果。其研究的主要内容如下：(1)综合分析大变形隧道的变形规律,确定其发生大变形的原因,研究隧道大变形不同处置方案。(2)对双层初期支护的力学理论基础进行分析,研究双层初期支护施设过程中存在不同力学传递方式,分析双层初期支护的受力机理及横截面应力分配特征,针对围岩荷载的受力机理采取可靠的支护方式。(3)利用MIDAS/GTS、FLAC3D两种分析软件,结合现场实际,建立隧道双层初期支护结构分析二维与三维模型,分析结构在施工过程中的受力变化规律,计算结构不同部位的安全系数,最终确定双层初期支护一二层厚度合理的分配方式,第二层初期支护施设的合理时机,结合现场监控量测数据确定合理的预留变形量,同时分析系统锚固对结构安全的影响。(4)对兴源隧道双层初期支护段落进行现场监控量测,并对监控量测数据进行分析处理,分析双层初期支护施工中的薄弱部位,评价双层初期支护在兴源隧道的应用效果。之后根据现场监控数据指导施工,保证隧道施工安全,同时也为双层初期支护的设计参数提供了可靠的事实依据。