高地应力深埋隧道由手隧道埋深较大、围岩处于较高的初始地应力状态,且洞室周围的岩体一般是高强度的脆性硬岩,当开采扰动发生卸荷时岩体将表现为脆性破坏,致使岩体经常发生弹射、膨胀突出、崩塌、甚至岩爆等猛烈的破坏。本文通过对高地应力片麻岩进行物理力学试验,揭示高地应力片麻岩的力学特性和破坏形态。并在此基础上,对高地应力深埋隧道围岩进行弹塑性分析。通过理论计算、数值模拟和现场测试相结合的方法确定了隧道围岩的松动圈范围、拱顶下沉和周边收敛值,对高地应力深埋隧道围岩进行稳定性研究。具体结论如下:(1)通过对高地应力片麻岩进行密度和波速测试,得到高地应力片麻岩的密度、初始波速较大,且试件破坏后波速下降比率较高。这是因为高地应力条件下岩石内赋存巨大的地应力,片麻岩试件比较致密,内部结构较完整。在单轴压缩试验中片麻岩试件的残余应力相对峰值应力下降比率较大。这是因为在单轴压缩破坏时地应力同时释放,岩石相当于二次破坏。因此,在高地应力条件下片麻岩试件的破碎程度较高,试件呈典型的脆性。(2)高地应力片麻岩常规三轴压缩试验结果表明,随着围压的升高,峰值应力、残余应力、峰值应变和残余应变均呈增大趋势。其中,当围压小于15MPa时,峰值应变和残余应变的增长速度较快,当围压大于15MPa后,峰值应变和残余应变的增长速度较慢。随着围压的升高,峰值应力、残余应力和围压的拟合函数为一次函数时相关性系数最大,峰值应变、残余应变与围压的拟合函数为对数函数时相关性系数最大。(3)选取广泛应用于岩石的强度准则对常规三轴试验片麻岩的峰值应力进行拟合。得出:M-C准则和统一强度理论计算高地应力条件下片麻岩峰值应力时与试验结果比较接近、相对误差的平均值最小、标准差较小,适用性最好。在进行围岩弹塑性中,综合考虑中间主应力、经济性以及强度准则的适用性,选取统一强度理论进行高地应力深埋隧道围岩的弹塑性分析,推导得出了围岩塑性区半径、松动圈半径(围岩位移计算公式。(4)采用Fortran语言将统一强度理论导入MIDAs/GTs数值模拟软件进行数值计算,以岩体的极限拉应变作为判断依据确定隧道围岩松动圈范围,记录初期支护施作完成后拱顶下沉和周边收敛值,进行隧道围岩稳定性研究。(5)依托宝汉高速某隧道工程,选取典型断面对松动圈厚度、拱顶下沉和周边收敛值进行理论计算和数值模拟。将理论计算、数值模拟结果和现场测试结果进行对比分析,得到理论计算和数值模拟均与现场测试结果比较接近,表明统一强度理论对高地应力深埋隧道围岩稳定性分析具有很好的适用性。综合理论计算、数值模拟和现场测试结果可以得出:本断面拱顶和边墙松动圈均属于大松动圈;拱顶沉降和周边收敛值均较小。因此,在现有的支护条件下,支护结构稳定、围岩变形较小,围岩较稳定。