随着中国公路隧道的不断发展,在已规划和设计的隧道中,软弱围岩隧道越来越多。但软弱围岩隧道在施工过程中容易发生围岩大变形、掌子面滑塌、拱部坍塌等工程问题,导致工程造价攀升、延缓施工进度等问题。因此,研究软弱围岩隧道开挖方法以及支护技术,对于保障软弱围岩隧道施工安全和质量具有重要的现实意义。本研究以谢家坡隧道为工程背景,在分析隧道设计方法和施工方案的基础上,采用理论分析与现场试验相结合的方法,研究了双层支护结构在谢家坡隧道大变形段的应用效果。本研究的主要内容为:（1）探讨初期支护结构对软弱围岩隧道的作用效果,着重研究隧道开挖全过程的围岩力学动态,以及隧道支护体系中各结构对于隧道稳定性的作用。总结软弱围岩和初支结构各部分的受力变化规律,并探究两者之间在不同阶段的相互影响规律,结果表明:通过刚性支护控制围岩前期变形速率,选用合适的支护形式控制开挖过程的围岩变形,才符合软弱围岩大变形隧道的变形规律。（2）根据收敛约束法分析隧道围岩与支护结构作用关系,通过理论计算提出双层支护控制技术,并分析不同施作时机的双层初期支护对围岩变形抑制效果。结果表明:当隧道围岩条件很差并且地应力较小时,同时施作的双层初期支护能够为隧道的围岩塑性变形提供足够的支护抗力。在隧道第一层初期支护结构发生一定变形后,施作第二层初期支护对抑制围岩变形具有较好的效果,此时的双层初期支护结构有较多安全储备。（3）利用MIDAS/GTS数值分析软件,结合现场实际,建立谢家坡隧道三维分析模型,分析单层初期支护结构以及不同施作时机的双层初期支护结构在隧道施工过程中的对围岩位移、应力的影响。结果表明:当围岩较差,且隧道埋深浅、地应力不高时,对比单层初期支护与双层初期支护数值模拟结果可以看出,双层初期支护对抑制隧道位移作用效果明显。滞后施作的双层初期支护的隧道最终位移比双层初期支护同时施作更大,但前者在改善隧道围岩应力、隧道支护结构受力状态方面效果更好。（4）对谢家坡隧道大变形段落进行了变形监测,分析不同初期支护形式以及二层初期支护结构不同施作时机对隧道围岩变形值、变形速率的影响。同时,对比分析了现场实测与数值模拟结果,验证了本文建立的数值模拟方法是可行和有效的。最后,利用现场监控量测数据指导施工,保障施工安全。