昔格达地层是西南地区特有的一种特殊软弱地层,遇水易泥化,当含水率达到25%后,其受力性能显著降低。因此,本文基于国内外相关研究资料的综合分析,依托改建成昆铁路扩能工程隧道,采用理论分析、数值模拟等研究方法,以昔格达组地层隧道锚杆效应和钢架选型为主要对象展开,研究表明:(1)以昔格达组地层隧道围岩径向位移显示表达式和锚杆剪应力分布公式解出锚杆受力机制,结果表明,拱部锚杆受力很小,边墙受力较大。进一步的分析表明,围岩不同部位的变形模式是影响锚杆受力的关键性因素。隧道拱部因沉降衰减慢,位移梯度小,故锚杆受力小;边墙位移梯度大,衰减快,故锚杆受力也大。(2)基于强度折减法,定量评价了深浅埋昔格达组地层隧道不同支护形式下的整体稳定性,以安全系数为评价指标,结果显示:浅埋情况下系统锚杆对安全系数的提升率仅为4%,深埋情况下系统锚杆对安全系数的提升率仅为3.1%,说明系统锚杆对于昔格达地层隧道整体稳定性的作用功效较低。(3)基于约束-收敛原理,采用荷载释放系数与时间的函数关系和现场实际工序施作时间相结合的方法确定支护施作时的初始位移,以最大支护力定义的安全系数为评价标准,探明了昔格达组地层隧道初期支护的安全性,研究结果表明:当含水率低于20%时,两种钢架的支护能力均满足安全要求;当含水率增大至26.6%时,格栅钢架支护强度不满足需要;当含水率增至30%时,现阶段设计采用的I20b型钢+喷射混凝土组合支护体系所能提供的支护力也不能满足安全性要求,为保障施工安全和隧道整体稳定性,需加强支护。(4)通过有限差分软件模拟了隧道施工动态过程。计算结果表明,型钢+喷混比格栅-喷混组合的支护能力更强,两者在对净空水平位移的约束能力方面上差别较大,在拱部沉降的约束作用方面上差别较小,在支护的整体受力方面上差别亦不大。