本文以铁三院科技项目“长昆客专炭质板岩隧道地层变形机理及变形控制措施研究”为依托,长沙至玉屏段雪峰山3号隧道为工程背景,针对炭质板岩各向异性特性以及岩层倾角对隧道围岩稳定性的影响问题,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对不同岩层倾角下炭质板岩隧道围岩变形特性与支护受力特征开展了系统研究,主要的研究工作如下：(1)在分析板岩的力学特性、层理性结构以及围岩大变形的影响因素的基础上,结合雪峰山工程地质特点,预测了雪峰山3号隧道主要以挤出大变形为主,大变形等级为Ⅰ级。(2)采用复变函数解析方法推导了单向压缩开孔板在一般坐标系中的应力分布方程,结合地下洞室周围应力边界条件,分析了地下洞室周围应力分布状态,得到了各向异性围岩洞室周围应力分布规律；(3)采用数值模拟方法对均质岩体、层状岩体以及不同岩层倾角炭质板岩隧道围岩应力、变形以及塑性区分布进行了研究,分析结果表明软弱结构面对隧道围岩的稳定性影响明显,隧道围岩变形量均超出规定预留变形量,隧道会产生大变形；岩层倾角30°时,洞周变形量最大,岩层倾角90°时,洞周变形量最小,同时确定三台阶七步工法更经济高效。(4)通过对不同岩层倾角下炭质板岩隧道初期支护参数、加固圈厚度的支护效应进行分析,结果显示增加喷层和加固圈厚度均可有效控制隧道围岩变形,但不能有效改善支护系统受力状态。最终确定了最佳初期支护厚度为400mm,加固圈厚度为3m,满足安全标准。