岩体作为天然应力状态下的地质体,与一般人工材料最大的区别在于其具有结构面以及由此造成的不连续性。在长期地质运动和外部环境的影响下,天然岩体内会形成强度参数和刚度参数都低于周围岩体的软弱层（包括软弱结构面、岩脉、断层等）。这类软弱层在空间上大多呈层状或带状分布,并且具有一定厚度。从工程力学角度考虑,软弱层的存在必然造成工程岩土体应力应变状态的变化。随着交通基础设施建设的快速发展,山区高速公路建设日新月异,山岭隧道在设计施工过程中难免会穿越不同形态（产状与厚度各异）的软弱层。由于软弱层力学性能差,在此类地层中隧道开挖后的收敛变形往往难以控制,增加了隧道施工以及结构设计的难度。另一方面,软弱层的倾角、倾向以及厚度对隧道开挖后围岩变形及支护受力的影响尚缺乏系统的研究。针对上述问题,本文首先利用相似理论配置与实际工程岩体力学参数相匹配的试验材料,结合物理模型试验研究了软弱层倾角变化条件下隧道拱顶、拱腰的变形规律与初期支护的受力特征,并与数值分析结果做了对比;其次利用数值分析方法进一步研究了倾向与厚度变化对围岩变形及支护受力的影响;最后针对三类形态参数做了敏感性分析。论文的主要结论如下:⑴开展不同倾角软弱层隧道模型试验研究,研究结果表明:软弱层倾角对隧道围岩变形以及支护结构受力的影响十分显著。随着软弱层倾角的增加（倾角分别为45°、60°、90°、120°、135°）,监测点处围岩位移、围岩与初期支护接触压力以及初期支护内力先减小后增大;不同软弱层倾角,围岩接触压力以及初期支护弯矩最大值均出现在拱脚位置,轴力最大值均位于拱腰处。⑵与模型试验研究工况相对应,建立软弱层不同倾角的三维数值模型,并综合对比数值模拟和模型试验结果。对于拱顶和拱腰位移,发现数值模拟和模型试验的结果在规律上一致但在数值上有差距,通过归一化处理发现,数值模拟和模型试验不同倾角的拱顶及拱腰最终位移值接近。且随着软弱层倾角的增加围岩与初期支护接触压力以及初期支护内力随着软弱层倾角的增加先减小后增大。软弱层倾角不同的工况,围岩压力和初期支护弯矩值均在拱脚处最大,初期支护轴力在拱腰处最大。⑶建立不同软弱层倾向的三维数值模型,探明软弱层倾向变化对围岩变形及初期支护受力的影响。结果表明:软弱层倾向的改变对围岩变形及围岩接触压力影响较小。对于初期支护结构受力,拱脚弯矩值随软弱层倾向变化较大;轴力变化值在软弱层倾向从30°变化到60°时减小;120°变化到150°时增大。⑷建立不同软弱层厚度的三维数值模型,计算发现:软弱层倾角一定时,随着软弱层厚度增加,围岩接触压力增大,围岩变形也相应增大。不同厚度的软弱层,初期支护弯矩最大值均出现在拱脚处,轴力最大值均出现在拱腰处,随着软弱层厚度的增加,初期支护弯矩和轴力值相应增加。⑸对软弱层三类形态参数进行敏感性分析。基于敏感性分析方法,得出三类软弱层形态参数对围岩变形、围岩压力以及初期支护结构受力的敏感程度的大小关系,发现软弱层厚度的改变对围岩变形、围岩压力以及初期支护结构受力影响程度最高。敏感性分析结果对跨软弱层隧道安全施工具有一定指导意义。