在软弱破碎围岩隧道施工过程中围岩容易产生过大变形,同时地质条件复杂,在施工过程中破碎围岩常引起冒顶、塌方等地质灾害,因此必须采取合理的措施控制破碎围岩的过大变形。注浆技术作为基本地层加固手段,加固软弱破碎围岩具有较强的适用性。但地质条件较差时,仅依靠注浆技术并不能满足工程要求,因此应结合其他加固方法进行施工。另外,地质条件的不同对注浆材料种类及性能要求也不同,选取合适的注浆材料,保证注浆质量的同时也能够实现施工安全,因此对注浆材料以及相应的理论进行研究具有一定意义。本文通过正交试验优化注浆材料组成并测试其基本性能;结合实际工程,建立了数值分析模型,对注浆前后破碎围岩的变形进行分析对比。具体研究结论如下:(1)对水泥-水玻璃浆液性能的影响因素水灰比、水玻璃掺量、矿粉掺量进行了试验研究,测试了浆液的一些基本工程性能。水灰比对凝胶时间的影响最大,水灰比在0.8~1.25变化时,浆液凝胶时间和流动度增加,抗压强度先增大后减小,结石率降低。(2)水玻璃掺量作为控制浆液性能的重要因素,有效地改善了水泥浆液的性能。水玻璃掺量大于30%后,浆液的凝胶时间和流动度都呈现增大趋势,但结石率和抗压强度减小。(3)矿粉作为外掺材料具有较高的活性,在水泥-水玻璃浆液中加入矿粉,浆液的凝胶时间先减小后增大,通过极差分析得到其影响较小;而增加矿粉的掺量,浆液的结石率和抗压强度都会增加,矿粉的加入使得水化反应开始较早,生成一定的C-S-H凝胶体,提高了抗压强度。(4)尽管注浆能够改善围岩的稳定性能,但实际工程注浆质量受多种因素影响,对围岩材料力学参数改变有限,也即注浆加固后地层参数的提高存在合理的范围,围岩变形随着地层内摩擦角和内聚力的增大而减小,在地层参数增大到一定程度后隧道竖向位移变形变化速率减小。(5)未采取加固措施时拱顶沉降速率远大于采取管棚注浆加固措施,且无预加固时拱顶沉降受开挖断面距离影响范围更广。管棚注浆加固措施有效地控制隧道施工过程中围岩的变形,采取管棚注浆措施后衬砌喷射混凝土受到应力减小。