相比于常规岩石,软岩的岩石强度往往较低,且通常伴随孔隙度大、胶结能力差等问题。当软岩处于浸水状态下时,软岩的这些缺点将更加被放大。当隧道穿越软岩地层时,在隧道开挖过程中,围岩容易失稳,常会出现软岩大变形甚至隧道坍塌等工程问题,严重威胁人身及财产安全。因此,有必要对富水软岩隧道围岩力学特性及稳定性进行研究。本文通过软岩浸水软化室内试验对软岩的浸水软化力学特性进行了研究。在此基础上,对目前应用较为广泛的强度准则的优缺点进行了分析,采用不同强度准则对不同围压下软岩的峰值应力进行了计算,并通过与试验结果进行误差分析,确定了Hoek-Brown强度准则更加适用于软岩。考虑地下水的作用,提出了富水条件下H-B强度准则参数的定量确定方法,并在此基础上对隧道围岩进行了弹塑性分析。通过对锚杆支护原理以及锚杆支护形式的分析,结合实际工程情况,提出了在富水软岩隧道围岩初期支护中增加锁脚锚杆进行支护的方案。最后,以陕西省安康市某公路隧道为例,通过理论分析、数值计算和现场测试的方法对富水软岩隧道围岩力学特性及稳定性进行了综合评价。具体结论如下:(1)在依托隧道取制了千枚岩岩样,分别进行了浸水试验、纵波波速试验、核磁共振试验以及单轴压缩试验。试验结果表明,随着浸水时间的增加,岩样的孔隙率及孔隙半径均在增加,岩样的抗压强度、弹性模量、纵波波速均在减小,岩样泊松比的变化很小,几乎可以忽略不计;从岩样的力学参数变化规律中可以看出,水对软岩的软化作用明显,浸水180天为千枚岩软岩的浸水软化拐点,在浸水180天之前,软岩软化速度逐渐加快,在180天之后,软岩软化速度逐渐减慢,各力学参数趋于一个极值,千枚岩软岩浸水软化过程基本完成。(2)对目前应用较广的4种强度准则的优缺点进行了分析,利用4种强度准则计算了软岩常规三轴压缩试验的峰值应力,通过与试验结果的误差对比,同时结合各种强度理论的好坏,确定了Hoek-Brown强度准则最适用于软岩。为了将地下水的影响与作用考虑在内,提出富水影响因子D_ω的概念,考虑浸水时间t,确定了浸水时间t与各力学参数间的定量关系。(3)采用选定的强度准则,基于弹塑性理论,得出了隧道围岩周边位移的计算方法,并将成果应用于安康市某公路隧道中,计算了该隧道围岩在不同浸水时间下的拱顶下沉和周边收敛值。(4)通过对锚杆支护原理的分析发现,锚杆可以对围岩进行加固的本质是锚固力使开挖后的隧道围岩重新恢复至三向应力状态。通过对不同锚杆支护形式的作用分析,结合实际工程特点,提出了在富水软岩隧道初期支护中增加锁脚锚杆来提升隧道围岩稳定性的方案。(5)以安康市某公路隧道为例,采用MIDAS/GTS数值分析软件建立了三种不同浸水时间下的隧道开挖模型,并分别采用系统锚杆支护、锁脚锚杆支护以及系统锚杆+锁脚锚杆联合支护的3种锚杆支护形式模拟隧道施工。通过数值模拟结果可以发现,随着浸水时间的增加,围岩的变形、应力以及初期支护的受力均有所增加,但所有应力值大小均在安全允许范围之内,当采用系统锚杆支护或锁脚锚杆支护时,隧道拱顶沉降值大于允许位移值的1/3,按照施工管理的规定,宜采取加固措施控制变形,当同时采用系统锚杆和锁脚锚杆支护时,隧道变形值小于允许位移值的1/3,隧道变形得到有效控制,围岩稳定。(6)在安康市某公路隧道选取典型断面,分别采用系统锚杆、锁脚锚杆以及系统锚杆+锁脚锚杆联合支护的锚杆支护形式,同时对所选断面实施监控量测。根据监测数据可知,各断面的拱顶下沉和周边收敛值与t=365天时的数值模拟结果最为接近,即该隧道的围岩状况与浸水时间t=365天时的围岩状况最为接近,说明该隧道围岩长期处于富水条件下;监测结果与理论分析以及数值模拟结果基本符合,再次验证了系统锚杆+锁脚锚杆联合支护的可靠性。