随着国民经济快速发展,高速公路的里程数量呈现出不断增加的势头。隧道作为公路建设重要的基础设施,其存在地质条件复杂、施工环境狭小等特点。岩体坍塌是隧道施工过程中最常见的风险事件之一。坍塌不仅会导致人员伤亡和造成巨大财产损失,还会延误施工周期,从而耽误施工进度。为了防止坍塌风险的发生,有必要准确的掌握坍塌风险的演变规律,对坍塌风险控制方法进行研究,从而合理的采取针对性策略来防止坍塌风险事件的发生。因此开展隧道施工坍塌风险形成机理和影响因素方面的研究对坍塌风险的防控具有重要的意义。为了研究坍塌风险的形成机理,首先从能量意外释放理论出发,对坍塌风险内在机制和规律进行分析与研究;然后运用极限分析和强度准则建立隧道岩体坍塌失稳状态方程;再者通过对坍塌风险形成规律的研究,提出了安全系数的概念,对施工条件下存在的岩体坍塌风险影响因素进行分析;最终基于风险能量防控机制,提出坍塌风险防控策略,最大限度降低坍塌风险大小。本文的主要工作内容如下:(1)首先整理并总结已有隧道施工坍塌风险理论,然后在现有研究理论和研究内容的基础上,从能量释放理论的角度对隧道岩体坍塌风险进行分析和研究。主要研究坍塌风险形成的内在能量机制,分析岩体变形失稳过程,并对坍塌风险的能量演化规律进行研究。(2)在对坍塌风险形成机理研究的基础上,结合岩土力学的极限平衡理论和岩体强度屈服准则建立隧道坍塌失稳能量方程,分析岩体坍塌风险的临界状态,并研究状态方程中参数取值的方法。(3)研究了判定坍塌风险产生不利影响因素的方法,提出了安全系数的概念,从极限平衡和能量上限两个方面对隧道岩体的安全性进行定量分析和确定,并对隧道开挖过程中的岩体坍塌风险影响因素进行研究。(4)从能量控制的角度,对坍塌风险的防控机理进行了系统性的研究,分析了岩体系统的坍塌风险防控的能力,然后基于能量控制机理的研究成果,针对性的提出了坍塌风险的防控策略。