新建地方铁路叙永至大村线位于四川省泸州市叙永县和古蔺县境内,地处全国十三个大型煤炭基地的云贵基地古叙矿区,全长85.5公里,叙大铁路是目前规划中泸州通往古叙矿区唯一一条资源铁路专线。正峰寺隧道进口位于古蔺县石屏乡,洞身段通过古蔺县自强乡,出口位于古蔺县东兴乡,隧道全长7336m,最大埋深约348m。施工至DK78+265时,掌子面出现掉块、塌方,随后塌方区域不断扩大,延伸至DK78+225,受塌方段影响,隧道DK78+180~DK78+225段初期支护开裂变形。本文以正峰寺隧道塌方灾害为研究对象,采用地质力学分析法、物理模拟试验、数值模拟分析法等,深入分析和研究了隧道塌方段变形破坏规律及围岩稳定性问题,在此基础上,选择合理、有效的超前支护方案,并对支护效果做出评价。具体研究内容及成果如下:(1)根据前期地质勘查资料,结合施工期跟踪地质调查和复核,调查分析了隧道塌方段围岩基本特征,结果表明,隧道塌方段以薄~中厚层状页岩为主,局部有厚层状页岩及灰岩。调查范围内主要发育一组竖向节理,部分段未见节理发育。研究区段隧道围岩主要有拱顶坍塌、边墙内鼓、底板隆起、掉块四种变形破坏模式。(2)根据施工期在现场绘制的掌子面素描图,分析了隧道塌方段岩体结构特征及优势结构面发育特征,并得到了施工期隧道围岩分级,结果表明,隧道围岩结构面层间结合差,强度较低,结构面空间组合形成不稳定块体是隧道塌方的重要原因。在此基础上,从力学过程入手,建立了隧道塌方两种地质力学模式:张拉-弯剪型和剪切-滑移型。(3)根据隧道岩体结构特征,将隧道塌方段岩体分三种情况进行底摩擦物理模拟试验,还原了隧道塌方发生、发展过程,并总结了不同模型各自的变形破坏规律:薄~中厚层状围岩变形破坏包含嵌固梁张拉破坏、简支梁弯折破坏、岩层层间离层三个过程;厚层状围岩变形破坏表现为拱肩悬臂岩梁的弯剪破坏;节理岩体隧道围岩易沿结构面形成剪切破坏。(4)通过离散元UDEC数值模拟,运用强度折减法,分析了不同强度折减路径下隧道拱顶围岩位移的变化,并分析对比了围岩稳定性计算判定指标的适用性。在此基础上,得到了塌方段隧道不同断面的整体安全系数。为塌方区段划分,治理塌方提供理论依据。(5)隧道塌方段纵向长度不明,根据稳定性计算结果,对隧道塌方段进行稳定性分区,初步确定塌方可能发生的位置,由此选择合理的超前支护手段进行塌方灾害治理。(6)结合正峰寺隧道塌方特征及其他类似隧道塌方治理经验,采用管棚和小导管超前支护方式,对隧道塌方进行治理。塌方治理过程中及治理后对隧道拱顶围岩沉降及净空收敛进行监测,评价塌方治理效果。