十堰至房县高速公路是湖北省骨架公路网规划的“六纵五横一环”中第六纵郧县至来凤公路的一段，是湖北省西部地区贯穿南北出省大通道的重要组成路段，而通省隧道是十（堰）房（县）高速公路的控制性工程。隧道建设期间不同程度地遇到了纵向裂缝、钢拱架被剪断等变形破坏问题，严重阻碍了隧道的正常建设，这与该地区分布的武当群片岩具有显著的各向异性密切相关，因此，有必要对武当群片岩各向异性进行研究，并在此基础上，对隧道围岩的变形破坏机理进行深入探讨。　　 本文在通省隧道工程地质条件研究的基础上，通过室内试验、理论推导和数值分析，针对武当群片岩物理力学性质及其各向异性、片岩各向异性本构关系、通省隧道区地应力场特征以及通省隧道围岩变形破坏机理几个方面进行了研究，主要研究内容与结论如下:　　 (1)通过对通省隧道工程地质条件进行研究，发现通省隧道工程地质条件较为复杂，地形、埋深等条件都在一定程度上影响了围岩的变形破坏机理，但控制围岩变形破坏机理的因素则是武当群片岩自身的物理力学性能及其岩体结构（片理）及与工程的空间交切关系。对于岩体结构，一般都是将岩块与结构面分开考虑，但片岩层厚极小，远远小于通省隧道的工程尺寸，因此可以按照连续体考虑，但垂直和平行于片理方向力学性质就呈现明显的差异性，需要将片岩视作各向异性的连续介质。　　 (2)对武当群片岩进行X衍射试验、波速试验等物性试验，测得了片岩矿物成分及基本物理指标，对片岩进行了片理倾角为0°、45°、90°三个角度的力学试验，结果表明:武当群片岩为应变软化材料，应力应变曲线可以划分为5个阶段:压密阶段、弹性阶段、塑性阶段、应变软化阶段和摩擦阶段，在应变软化阶段发生明显的应力跌落的现象。片岩试样的破坏形态可以划分为3种基本类型:劈裂破坏、沿片理剪切破坏、贯穿片理剪切破坏。总体上，武当群片岩的力学性能总体表现出各向异性明显、围压效应、软化效应三类特点。　　 (3)根据弹性力学理论中横观各向同性弹性本构以及对摩尔库伦M-C强度准则进行修正得到了片岩各向异性本构关系，通过理论推导以及对片岩进行三个方向的力学试验结果得到了片岩各向异性参数，利用得到的片岩各向异性本构关系与参数计算片岩的抗压强度与试验值较为吻合，说明了文中片岩各向异性本构关系与参数的正确性。　　 (4)根据FLAC3D提供的UDM文件，在VC++中修改了UDM文件中源文件中的自定义本构类成员函数和成员变量以及头文件中的Initialize()、Run()函数，实现了片岩的各向异性本构关系。　　 (5)通过水压致裂法对通省隧道进行了地应力测试，得到隧道区最大水平主应力方向和测试深度内地应力量值。根据原位地应力测试的结果，分别利用各向同性与片岩各向异性本构关系分别进行了地应力反演，结果表明:隧道高程范围内，各向异性的反演值要优于各向同性，幅值约为10％。　　 (6)对通省隧道建立了不同片理倾角的模型进行数值分析，对比不同片理倾角下围岩变形破坏特征，发现围岩变形破坏可以归纳为对称模式、非对称模式2种模式，对称模式下，围岩应力、位移、塑性区呈关于水平面对称的分布形式，非对称模式下，洞周环向应力的量值会增大约15％，应力、位移、塑性区的分布将会发生偏转，偏转后的环向应力椭圆长轴总是，在原对称模式下环向应力椭圆长轴所在象限，与片理呈中等角度(40°～55°)相交。　　 (7)通过对不同片理倾角下隧道洞周环向应力的量值和分布两个方面进行分析，认为通省隧道围岩变形破坏机理可以总结为:不同的片理倾角导致了不同的洞周环向应力的量值和分布，而洞周环向应力分布又与片理呈现出一定的交切关系，形成了对称模式的非对称模式两种变形破坏模式。对称模式下，最大洞周环向应力的加载方向与片理的空间关系相对有利，围岩变形破坏程度相对要小一些，而在非对称模式下，最大洞周环向应力的量值和加载方向均为最不利的情况，围岩变形破坏情况将会比较严重。通省隧道区片岩基本都具有一定的倾角，因此，通省隧道主要是以非对称模式为主。