随着我国能源结构的不断升级,社会经济的不断发展,需要开展一系列地下工程缓解地表生活压力,提高能源利用效率。水利工程中抽水蓄能电站的地下洞室群具有规模大、数量多、排水结构复杂、洞室跨度大等特点,并且普遍地质条件复杂,渗流与渗透稳定性问题也极为突出。渗透系数的取值决定着渗流场的计算结果,是渗流计算分析的主要参数,而渗透系数又具有非均质性,因此准确刻画渗透系数空间分布对于获得可靠的数值模拟结果至关重要。地下洞室群在开挖过程中的渗流场是非稳态的,而渗流场影响开挖工程的稳定性,因此掌握施工期的渗流场分布特征对保证工程建设质量起到积极作用。本文主要研究成果如下:(1)建立了考虑渗透系数非均匀分布的非均质渗流模型。基于钻孔压水试验资料,将渗透系数作为区域化变量,采用克里金插值法对研究区域内地层渗透系数进行估值,从而获取整个区域的渗透系数空间分布,作为工程区的实际渗透系数场。为了快速准确的将渗透系数值与地层模型单元逐一对应,利用FORTRAN语言编制了与ABAQUS软件接口的VOIDRI子程序,进而建立非均质渗流模型。并将均质渗流场与非均质渗流场进行对比分析,由渗流计算结果可知,二者的渗流场分布特征与渗流量均有很大不同,因此将非均质渗透系数场近似于均质渗透系数场进行渗流计算是不精确的。(2)提出了一种渗流边界水头值反演方法。为准确有效地确定工程区水文地质边界条件,为之后工程区的渗流计算分析提供依据,建立三维有限元渗流反演计算模型,以模型边界为反演参数,以长观孔监测资料为目标函数,采用RVM与CS算法结合的反演方法进行初始渗流场反演分析。将RVM作为替代模型,代替有限元进行正计算,大大降低了有限元正分析计算次数,且拟合精度较高。反演结果表明,长观孔位置处水头计算结果与实际观测资料相比,平均绝对误差为7.92m,平均相对误差为1.56%,误差较小,地下水位变化与地形的起伏规律一致。(3)分析了均质、非均质渗流模型对地下洞室群施工期非稳定渗流计算结果的影响,并对厂房和排水系统的开挖顺序进行了对比研究。本文设计了分层均质、非均质的2种渗量值及变化规律由于渗透系数的不同而呈现出较大差异,非均质渗流模型很大程度上高估了地下水的下降时耗,对厂房渗流量也有较大误判。随后对排水系统与厂房之间的开挖顺序进行了调整,使厂房先于排水系统开挖,排水系统的滞后开挖导致地下水的降排速度减缓,同时刻同部位总水头线值均有所增大,厂房渗流量大幅增大而排水系统渗流量则明显减小。以上分析可为防渗、排水系统的布设提供优化思路,为获得更合理的工程施工方案提供参考。