隧道是山岭地区修建公路、铁路和水利水电设施常常采用的一种工程。但是隧道施工过程中出现围岩大变形的情况也是越来越多。围岩大变形的产生严重威胁了施工的安全和工程的进度，而解决围岩大变形问题必须要搞明白其发生大变形的机理，方可对症下药，药到病除。　　本文针对马嘴隧道在穿越页岩段时发生的围岩大变形现象，通过现场调研、监控量测、物理力学试验和数值模拟分析等手段，得到了马嘴隧道发生围岩大变形的机理，并通过支护措施的优化研究，提出了针对于页岩段的初期支护优化方案，并经现场施工实测验证了优化方案的合理性。　　研究内容和主要结论有：　　①对马嘴隧道页岩段页岩取样进行了物理力学试验，测定了其基本力学参数。该段页岩天然状态下单轴抗压强度19.6MPa、饱水强度12.7MPa，岩石强度低；同时页岩力学性质呈现明显的各项异性。　　②总结了马嘴隧道大变形段变形特征及其影响因素，通过理论分析和数值计算得出了马嘴隧道的大变形机理。马嘴隧道发生围岩大变形的类型为围岩岩性控制型，其变形机理是在地应力和地下水条件下，围岩体发生的扩容挠曲、塑性楔体的滑移以及页岩沿层理面发生的崩解膨胀。　　③利用数值模拟分析对不同支护措施的支护参数进行了优化研究，并提出了不同的初期支护优化方案。在现场设置优化方案试验段，通过现场试验比选得出，超前注浆小导管+I16号工字钢拱架+锚网喷的初期支护方案支护效果最好。　　④基于监控量测对最终变更方案的支护效果进行了验证。通过现场实测验证可知，最终的变更方案能够适用于马嘴隧道页岩段的围岩稳定性控制，能够解决马嘴隧道的围岩大变形问题。