随着基础设施建设的发展,高速公路和铁路不断向西部山区发展,高海拔地区山岭隧道围岩大变形问题变得常见,围岩发生大变形是与岩体本身岩性、地质赋存条件和地应力条件等因素有关的复杂力学行为,复杂的地下环境给研究工作带来困难,对隧道围岩大变形力学规律及其支护措施的研究目前仍具有重要意义。论文以丽香铁路长坪隧道炭质板岩地层围岩大变形为背景,开展炭质板岩物理力学试验和高围压条件下的加卸载流变力学试验,构建与炭质板岩蠕变特性相适应的硬化损伤蠕变模型,对蠕变模型进行FLAC3D二次开发,并结合长坪隧道围岩大变形处置试验监测结果进行支护方案优化和围岩长期稳定性数值分析,论文的主要研究工作如下:（1）设置0MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa五种不同围压,分别对干燥和饱和炭质板岩试样进行三轴压缩强度试验,分析试样的应力应变曲线特征,并分析饱水条件和围压条件对试样的弹性模量、泊松比、摩擦角和粘聚力等力学参数的影响。对干燥和饱和炭质板岩试样进行巴西劈裂试验,获取干燥和饱和试样的抗拉强度。分别对炭质板岩饱和试样进行单轴和40MPa围压条件下的循环加卸载试验,获取不同应力水平下试样的弹性模量和塑性应变的变化规律。（2）设置0MPa、20MPa、40MPa三种不同围压,对炭质板岩饱和试样分别进行分级加载和分级加卸载流变试验,分析不同应力水平下试样的蠕变和蠕变速率发展规律。对加卸载流变曲线进行应变分离,分析不同应力水平下试样的弹塑性应变和粘弹塑性应变的变化规律,进一步结合等时应力应变曲线建立相适应的非线性硬化损伤蠕变模型。基于蠕变模型的本构方程推导一维蠕变方程,并引入屈服函数进一步推导其三维蠕变方程,通过origin对蠕变模型进行参数辨识,验证蠕变模型的适用性,并进一步分析不同参数对模型的蠕变、蠕变速率和加速蠕变的影响规律。（3）依据流变试验所建立的蠕变模型,基于FLAC3D中的CVISC模型构建相对应的非线性硬化损伤蠕变模型-HDCVISC,通过设置三重应力面建立蠕变下限、长期强度和强度的关系,推导不同应力状态下的三维蠕变差分方程,在Visual Studio 2010 C++开发环境下,对HDCVISC模型进行二次开发,并利用HDCVISC模型进行三轴压缩蠕变数值模拟试验,对比室内试验蠕变曲线和模拟蠕变曲线,验证HDCVISC模型二次开发的有效性,同时进一步分析模型对损伤变量和弹塑性状态的响应效果。（4）针对依托工程长坪隧道现场施工中发生的围岩大变形及支护结构破坏情况,分析围岩大变形产生的原因,并对长坪隧道斜井工区大变形试验段进行围岩位移和支护结构应力监测,同时利用发明的孔隙水压力装置对衬砌水压力进行监测,分析大变形支护方案对围岩位移控制的效果,并结合监测结果分析大变形试验段的围岩压力分布和支护结构受力特点,据此提出相应的设计和施工改进措施。（5）进行隧道衬砌混凝土氯盐侵蚀试验,获取混凝土抗压强度与侵蚀时间的变化规律,建立能反映混凝土侵蚀时效的CEMC模型,并对CEMC模型进行FLAC3D二次开发。根据依托工程建立长坪隧道数值模型,通过数值模拟分析原支护方案和大变形支护方案的不足,并模拟分析钢纤维混凝土（SFRC）衬砌材料和断面参数优化对围岩位移的控制效果。利用CEMC模型对隧道支护结构的长期稳定性进行模拟分析,分析钢纤维混凝土（SFRC）的侵蚀效应和地下水的渗流效应对支护结构安全和围岩长期稳定性的影响。