随着我国山区交通事业的发展，隧道在交通建设中必不可少。然而多数隧道的建设都不可避免遇到地下水问题，地下水的存在无论是对于隧道施工安全或是运营安全都有着不可忽略的影响。本文以湖北省恩施市五峰山隧道工程为依托，利用数值模拟方法，重点讨论了隧道施工期间初期支护结构的变形和水压分布规律，以及隧道运营过程中，排水系统失效情况下衬砌外水压力的分布及变化规律，为隧道安全施工以及隧道运营维护提供相关参考。主要研究内容及成果如下：
　　(1)阐述了国内外对隧道支护结构计算理论研究现状、隧道外水压力的研究以及计算方法，讨论了地下水对隧道的影响。
　　(2)基于流固耦合理论，利用Flac3D有限差分软件，依照五峰山隧道工程概况建立三维数值模型，验证了隧道工程考虑流固耦合作用的必要性。研究结果表明，考虑流固耦合状态下的初支各位置变形量均比不考虑流固耦合时明显增大，忽略流固耦合作用更加容易带来施工安全风险。
　　(3)研究了五峰山隧道在不同水头高度、不同注浆圈厚度、不同注浆圈渗透系数以及不同围岩等级下，初支变形以及外水压力分布情况，得到初支变形规律曲线以及外水压分布变化规律曲线，确定初支抵抗围岩变形及外水压力最薄弱位置。结果表明：注浆圈厚度增大、注浆圈渗透系数减小能够抑制初支变形以及初支外水压力的增加，而水头高度增加、围岩等级降低起到的作用相反；其中初支结构变形主要位于拱顶和拱底，而外水压力最大位置位于拱脚；五峰山隧道采用厚度为5m的注浆圈，注浆圈渗透系数取围岩渗透系数的1/50时，对于控制初支变形以及外水压力的综合效果最佳。
　　(4)基于五峰山隧道排水系统完全失效情况下，分别从水头高度、注浆圈渗透系数以及围岩等级三个角度对隧道衬砌外水压力分布规律进行探究，得到不同工况下衬砌外水压力变化规律曲线。结果表明：水头高度的增加以及围岩等级的降低能够明显增大衬砌外水压力，而降低注浆圈渗透系数能够很好的减小衬砌外水压力，降低外水压力对衬砌带来的负面影响。