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目前，我国铁路已进入大规模建设时期，随着隧道设计水平和施工技术的提高，出现了大量特长深埋越岭隧道。然而，涌水是隧道建设过程中普遍而严重的地质灾害，也是隧道正常运营过程中的主要隐患之一，而涌水量预测是隧道水文地质研究中亟待解决的问题。在这方面，目前国内整体研究水平不高，且多数的成果主要针对层状围岩以及水平岩层、单斜或褶皱型蓄水构造埋深不大的隧道展开；而针对块状裂隙岩体的研究成果颇少。
向(塘)―莆(田)铁路线青云山隧道位于福建省永泰县境内，横穿了国家4A级青云山风景区，全长22.161km，是向莆线上重要控制工程之一。青云山隧道是典型的火山岩裂隙岩体深埋特长隧道，隧道工程区内共发育有12条断层，其中F3、F5、F7、F9、F11断层对隧道施工安全影响较大。2010年3月份，隧道开挖至F9断层带时，发生了重大突水事故，最大突水量达到2200m3/h。因此，本论文结合青云山隧道实例，研究深埋火山岩体隧道的涌水特点以及涌水量计算方法。
隧道涌水来源的判别是隧道涌水量预测的基础。本文结合大量工程实例分析了现有的判别涌水来源的理论与方法。通过研究发现，水化学成分分析是判别隧道涌水来源的有效方法，同时，聚类分析、灰色关联分析和模糊综合评判等数学方法应用也较广泛。本次研究中，以隧道涌水量常用计算方法为基础，总结了各种方法在隧道涌水预测工程实例中的运用效果，探讨了水文地质比拟法、水均衡法、地下水动力学法和同位素3H法等各种方法的应用原理及适用条件。水文地质比拟法的关键点是寻找一个与研究区水文地质条件相似的已知区域进行方法类比。两者相似程度越高，预测的精度就越高，且不能片面追求相似性而忽略不同之处，要客观地概化研究区水文地质条件。水均衡法包括降水入渗法、地下径流模数法和地下径流深度法，其基本原理是把隧道所在的水文地质单元作为一个均衡区，考虑某段时间内地下水的流入与流出部分之间的数量对比关系，从而建立水均衡方程，计算出隧道总涌水量。该方法的关键在于建立水均衡方程，即均衡要素的确定。它可以作为其他方法的结果的参考。地下水动力学法在隧道涌水量计算中应用较为普遍，通常用裘布依稳定流和泰斯非稳定流理论计算出水文地质参数，再结合隧道边界条件和含水层特征，运用水平集水建筑物的涌水量计算公式预测隧道涌水量。3H的半衰期为12.6年，衰变速率不随环境温度、压力或化学组成而变化。地下水中的3H来源于大气降水或地表水的补给，其浓度变化与补给来源密切相关。在同一地下水系统中一般随含水层埋深增加而减少，因而可以利用这一特性判定水通过包气带进入含水层后的滞留时间即地下水的年龄，进而推算出地下水渗透速度、隧道涌水量等。预测隧道涌水量的方法较多，每种方法都有自身的特点和一定的局限性，一般情况下要多种方法结合使用，相互验证才能有效提高涌水量预测的精度。
论文结合向莆铁路线青云山隧道，选择F9断层带为典型区段开展施工过程的水文环境动态监测，主要包括大气降水、地表水(主要溪流、瀑布、泉、湿地)、地表钻孔地下水位和隧道涌水(涌水位置、涌水量和涌水水化学特点等)；在此基础上，采用水化学分析、同位素分析技术和灰色关联分析等方法对隧道涌水来源进行了判别，并运用降水入渗法、地下水动力学法和同位素3H法对隧道涌水量进行了计算，总结验证火山岩体隧道的涌水特点和涌水量计算方法，主要得出以下结论：
(1)F9断层带隧道涌水与同一时期大气降水、地表水、浅层地下水水力联系较弱，主要补给来源为基岩裂隙水与构造裂隙水，为更早时期大气降水补给。
(2)青云山F9断层带岩性主要包括上部约80m厚的英安质、流纹质凝灰岩和80m以下的凝灰质砂岩、砂砾岩。上部的英安质、流纹质凝灰岩属塑性岩，在构造应力作用下，形成的裂隙密度大，但张开性差，延伸不远，透水性较差；而下部的凝灰质砂岩、砂砾岩厚度大，其构造裂隙张开性好，延伸远，可贮存大量地下水。在此地质条件下，形成的浅部地下水和深部地下水水力联系较弱。但随着隧道的不断抽排水，地下水位逐渐下降，对水化学成分进行灰色关联分析表明地表水和浅部地下水开始补给深部地下水，水力联系加强。
(3)通过对隧道涌水量计算结果的分析，发现降水入渗法明显不适宜研究区涌水量计算，而同位素3H法与地下水动力学法计算隧道正常涌水量为10000～12000m3/d，实际涌水量为10000～15000m3/d，计算效果较好，在今后类似研究中可广泛应用。
(4)2010年3～8月份，F9断层带开挖期间，共消耗断层带储存资源1500000m3，每天平均涌水量为13000m3/d，而推测F9断层带总储存资源为11682000m3，消耗部分约占总储存资源的13％。
(5)隧道开挖时，由于每天开挖长度较短，破碎带并非在较短时间内全部揭露，作涌水量计算时，应考虑到施工进度这一影响因素。由于隧道开挖可能揭露主干裂隙，使断层带贮存的地下水在很短时间内释放出来，因此计算最大隧道涌水量时，不能局限于已开挖段含水体长度范围内，需考虑整个断层破碎带，先对断层带可能贮存的地下水量作出评价，结合应力场的改变对裂隙特征的影响以及隧道涌水疏干时间，从而预测隧道的最大涌水量。
(6)在预测火山岩裂隙岩体深埋隧道涌水量时，应在充分掌握区域水文地质条件的基础上，加强对基岩裂隙和断层带规律的分析，开展地下应力场、温度场改变的条件下非均质含水层中地下水的补给、径流、排泄关系的研究，并通过水化学分析、环境同位素技术等多种手段判别涌水来源，再选取适宜的计算方法进行计算，这样计算结果才能接近实际。