随着我国经济现代化建设的高速推进和发展,在山区大量进行公路和铁路的软岩隧道开挖施工,而层状软岩隧道的非对称大变形等地质灾害由于其危险程度大、治理成本高以及整治效果不佳等问题,一直是工程界所面临的难题。层状岩层是一种典型的复杂岩体,其岩体的变形与破坏与多种因素息息相关,当这些不利因素相互组合时,会直接产生多种不利的组合形式,且这些不利组合的岩体变形机理各不相同,进而发生非对称大变形现象。刚性锚杆支护是最常用的一种隧道围岩支护技术,而在软岩大变形隧道中,由于围岩整体变形较大,普通的刚性锚杆极易因外力被拉断破坏或者随着围岩整体移动,支护效果不理想。因此,对于释能锚杆在层状软岩隧道的非对称大变形的支护效果研究就显得十分重要。本文通过文献阅读、资料收集、理论研究和数值模拟计算,以汶马高速狮子坪隧道为依托,对层状软岩非对称大变形的释能锚杆支护进行研究,主要研究成果如下:(1)当围岩发生顺层滑移时,由于软质夹层的存在,软质夹层处位移较大,变形关键部位为拱腰软质夹层处,变形表现为边墙和拱腰形式的不对称;隧道围岩发生弯曲变形时,底板和仰拱处首先发生变形,变形关键部位为拱顶和仰拱处,变形表现为拱顶和仰拱的不对称形式;当围岩发生倾倒变形时,由于硬质夹层的存在,硬质夹层会对围岩变形有一定的抑制作用,围岩变形较小,变形关键部位为两边墙处,变形表现为边墙和拱腰的不对称形式;当围岩发生塑性挤出时,围岩边墙和拱顶、仰拱处都易发生变形,变形关键部位为拱顶和仰拱处,变形表现为拱顶和仰拱的不对称形式。(2)通过对刚性锚杆支护数值模拟结果可知,在软岩中用刚性锚杆支护,在隧道发生大变形部位,刚性锚杆轴力均超过其极限拉断力。刚性锚杆的位移也远远超过其弹性变形量,刚性锚杆会拉断破坏或随着围岩发生整体移动,并未达到较好的支护效果,锚杆易在大变形部位失效。通过与狮子坪隧道K145+447断面的监测结果对比分析,此断面与倾倒变形工况类似,变形特征及轴力相吻合。(3)释能锚杆支护下,围岩位移普遍小于未支护,但大于刚性支护;这是因为释能锚杆中恒阻段的存在,使围岩释放出部分能量,这时围岩发生相对刚性支护产生较大的稳定变形。释能锚杆更能减小塑性区的分布范围,使围岩稳定性得到提高。释能锚杆在支护过程中产生摩阻力控制围岩变形,还能与围岩共同协调承担外部荷载,使释能锚杆处于稳定状态,保证开挖后隧道的稳定性。(4)通过刚性锚杆和释能锚杆支护数值模拟结果对比分析,锚杆受到拉力时,锚杆中间轴力最大,向两边逐渐减小。在同一部位释能锚杆轴力均小于刚性锚杆,而释能锚杆变形量均大于刚性锚杆,这是由于释能锚杆恒阻段的存在,在在受到围岩荷载后会发生一段恒阻变形,此阶段轴力不变而位移增大。(5)根据数值模拟计算结果和非对称大变形分级,结合四种非对称大变形机理,针对三种大变形等级:轻微、中等和强烈,对层状软岩隧道提出刚性锚杆和释能锚杆结合的支护方案。在变形较大的部位采用是释能锚杆加密布置,在变形较小的区域布置刚性锚杆。