隧道水害一直以来都是困扰国内外专家学者及建设者的难题。我国对于隧道水问题的处理起步较晚,在高水压山岭隧道建设过程中多次出现大型突涌水事故灾害,在已经建成并投入运营的隧道中绝大多数存在渗漏水病害,并且在隧址区域由于隧道排水引起的诸多环境问题同样尤为突出。这些问题与日益严肃的环境保护问题及经济发展所致交通需求的快速增长严重冲突,故而对于隧道水处理问题的研究显得尤为迫切和重要。以防止高水压岩溶隧道衬砌失稳为目的,结合国内外突水灾害案例,依托国家安全生产监督管理总局项目“岩溶隧道桥隧过渡段围岩稳定性及施工力学行为研究”和四川教育厅科技计划项目“岩溶隧道突水灾害发生机理及防治措施研究”,以圆梁山隧道为背景,从大量查阅相关资料及文献入手,通过文献调研,全面认识到处理隧道水问题的关键研究点要落实到隧道衬砌结构上水压力的计算以及合理的水处理方法上去,以理论分析以及工程实例统计对比分析衬砌水压力的特征及其影响因素为基础,结合基本的渗流理论,合理对问题进行了简化,并对假设模型求解计算得到了衬砌水压力的计算公式并进行了相关条件下的具体分析。在结合数值模拟以及现场工程应用对于理论推导进行了补充分析和论证,以期解决高水压山岭隧道设计施工中的不足和难点。主要研究成果如下:(1)通过理论分析确立了“堵水限排”模式为主要研究方向,通过10个建设和运营期发生水害的隧道统计以及水压力影响因素以及特征分析,说明衬砌水压力与地质情况密切相关,故以隧道与不同渗透系数地层的位置关系作为主要突破口展开分析。(2)通过地下水流网的特性对于隧道及所在地层作无限含水层环向地层渗透计算模型简化,利用岩体水力学基本理论以及渗流理论结合数学物理方法,推导出不同位置关系条件的隧道衬砌水压力及涌水量表达式,并对于地层注浆堵水固结加固圈相关系数以及复合式衬砌对于水压力值、水压力分布、止水效率以及涌水量进行具体分析,得到了合理的围岩注浆加固圈参数值。(3)以或参照渝怀线圆梁山隧道为模拟对象,通过FLAC3D软件对不同位置关系条件下,将注浆加固圈不同参数作为不同工况进行了模拟分析。得出了不同地层与隧道位置关系以及工况条件下,隧道围岩渗流场以及二次衬砌背后水压力分布情况。(4)结合渝怀线圆梁山隧道相关特点以及水压力监测情况分析了水压力分布特征及相关影响因素,且在与理论推导结果以及数值模拟结果的对比下,验证了理论推导假设的合理性和计算表达式的正确性,足以为实际工程的水压力计算分析提供参考依据。