本文以青藏铁路西宁至格尔木段增建二线关角隧道为工程背景,以解决深埋隧道设计、施工及地下水保护为出发点,应用MIDAS-GTS有限元程序,对关角隧道K307+00～K307+200区段进行了数值模拟分析。通过查阅关角隧道地质工程报告,对研究区段的岩体物理力学参数、自然地理条件、地层岩性特征、水文地质条件进行总结,对比实际地层岩体取样的室内试验结果。介绍裂隙岩体、应力场与渗流场耦合及建立三维有限元模型的基本理论,为数值模拟提供理论基础。(1)本文介绍了关角隧道分析模型的建立过程,讨论了各参数取值及边界条件。分析了渗流场与应力场耦合情况下隧道开挖到注浆及衬砌施工的全过程。得出在隧道开挖后,隧道周边的变化特别明显。隧道的左右两侧出现了应力集中、上下两侧的应力则急剧减小、拱顶沉降、拱底隆起、隧道周边围岩孔隙水压力和地下水位急剧下降,地下水在水头压力作用下向开挖隧道集中渗透。(2)应用地下水动力学法和地下水径流模数法计算了不同隧道施工方案下的涌水量。考虑了应力场与渗流场耦合和未考虑应力场与渗流场耦合双线隧道同时施工的两种情况,分析对比数值模拟得到的涌水量和解析法所计算的涌水量。得出考虑应力场与渗流场耦合情况下的误差要远小于未考虑应力场与渗流场耦合情况的结论。(3)为了保护好地下水环境,以适量排放为目的,分析讨论选取区段不同注浆圈渗透系数与隧道涌水量之间的关系曲线。分析隧道营运阶段,在隧道的不同排水流量下水位的下降值和疏干漏斗的范围。