随着我国西部地区交通事业的迅猛发展,大埋深、高水压岩溶隧道的修建也越来越多。受到地质条件影响,这类隧道施工过程中往往会遭遇突水突泥事故突水灾害严重威胁着施工人员的安全以及隧道施工的安全。预留合适的防突厚度是保证岩溶隧道工程安全性以及经济性的有效方法。本文借助可以考虑流固耦合的有限元程序对隧道突水进行模拟,采用多元线性拟合和理论分析建立防突结构最小安全厚度的计算模型。并对不同工况下隧道突水过程以及突水通道形成规律进行研究,旨在加深对隧道突水机理的认识,为岩溶隧道的设计和施工提供参考主要研究内容如下(1)针对承压水腔体位于隧道周边以及掌子面前方这两种工况,采用正交试验的方式研究了隧道埋深、隧道直径、腔体直径、模量、粘聚力以及水压对防突结构最小安全厚度的影响规律以及显著性。结果表明模量对防突结构无影响;随着埋深的增加,隧道周边防突结构最小安全厚度呈现出先增加后减小的趋势,而掌子面前方防突结构最小安全厚度呈现出线性增加趋势;其他因素对防突结构最小安全厚度的影响趋势与腔体位置无关,呈现出近似线性关系(2)根据承压水腔体位于隧道周边的数值模拟结果,对不同工况下隧道突水的过程以及突水通道的形成规律进行了分析。由于防突结构厚度的不同,隧道突水过程不同。与之相对应的,突水通道的形成有三种形式:1)沿着隧道和承压水腔体之间最短路线形成突水通道;2)水力劈裂裂缝连接至其同侧的隧道拱肩和拱脚形成突水通道;3)水力劈裂裂缝连接至其不同侧的隧道拱肩和拱脚形成突水通道。(3)根据承压水腔体位于掌子面前方的数值模拟结果,对不同工况下隧道突水的过程以及突水通道的形成规律进行了分析。由于隧道埋深和腔体直径的不同,隧道突水过程不同。与之相对应的,突水通道的形成有两种形式:1)水力劈裂裂缝连接至掌子面顶部或底部形成突水通道;2)沿着隧道和承压水腔体之间最短路线形成突水通道。(4)基于数值模拟结果,利用多元线性拟合得到了防突结构最小安全厚度的经验公式。将不同位置处的防突结构分别简化为两端固支梁模型和周边固支的板模型,基于抗弯强度理论建立了隧道周边以及掌子面前方防突结构的理论公式。假定防突结构发生整体剪切破坏,利用防突结构的平衡条件推导了隧道周边以及掌子面前方防突结构的计算公式。并用工程实例对不同的防突结构最小安全厚度公式的适用性进行了验证(5)采用控制变量法分析了隧道埋深、隧道直径、腔体直径、粘聚力以及水压对防突结构的影响。定性分析了各个影响因素对防突结构最小安全厚度的影响,并对防突结构的破坏机理进行研究,为上述定量分析进行补充。