随着向地球深部进军、一带一路和交通强国战略的实施,在水利水电、交通运输和国防工程等领域有着越来越多的工程开始向地下深部发展。随着深度增大,高外水压力成为影响隧洞安全的一个重要因素,对隧洞的开挖和支护及运行期隧洞安全都有着非常不利的影响,常常引起隧洞出现突水突泥和塌方冒顶等灾害事故,造成大量经济损失和施工人员伤亡。因此,开展高外水压作用下大埋深隧洞围岩稳定分析研究可以为深部隧洞的设计优化提供科学的指导,可以保证工程的经济性和安全性。本文以滇中香炉山引水隧洞为工程背景,以室内力学试验、物理模型试验、理论分析、数值模拟等方法,系统地研究了大埋深隧洞在高地应力和高渗压作用下的围岩非线性变形规律和外水压力的分布规律,开展了高外水压作用下大埋深隧洞施工开挖与衬砌支护真三维物理模拟试验,建立了考虑渗透系数变化的应力-非达西流耦合分析力学模型,发展了高外水压作用下大埋深隧洞流固耦合三维数值计算分析方法,提出了大埋深隧洞防渗控制技术措施。论文取得的主要研究成果如下:（1）开展了香炉山隧洞深部围岩在不同围压与渗压条件下的渗流力学试验,揭示了深部围岩的非线性变形强度特征、渗流力学特性和变形破坏模式,建立了考虑渗压作用的非线性软化模型和围岩渗透系数变化经验方程。（2）自主研发了深部隧洞流固耦合真三维模型试验系统和新型流固耦合模型相似材料,开展了应力场与渗流场耦合作用下香炉山隧洞施工开挖与衬砌支护真三维物理模拟试验,模拟了工程地质条件与隧洞开挖支护施工过程,获得了隧洞在施工过程中围岩的应力、变形以及衬砌接触压力和衬砌外壁所受渗压的变化规律,揭示了大埋深隧洞围岩应力渗流耦合作用机理,为力学建模和数值分析提供了科学指导。（3）基于Hoek-Brown准则和非达西流运动方程建立了考虑渗透系数变化的应力-非达西流耦合分析力学模型,依托滇中引水工程香炉山隧洞典型洞段,开展了不同衬砌厚度、不同衬砌渗透系数和不同地下水头下的隧洞解析计算分析,揭示了大埋深隧洞在高地应力和高渗透压作用下的围岩非线性变形规律和衬砌所受渗压的分布规律。（4）依据建立的考虑渗透系数变化的应力-非达西流耦合分析力学模型,依托大型有限元分析软件ABAQUS平台进行了二次开发,编制了高外水压作用下大埋深隧洞流固耦合三维数值计算分析程序,通过渗流力学试验验证了计算分析程序的可靠性。（5）以滇中引水工程中的香炉山隧洞为依托,采用建立的高外水压力作用下大埋深隧洞流固耦合三维数值计算分析程序,通过数值计算揭示了不同地下水头、衬砌渗透系数和衬砌厚度对隧洞围岩稳定性影响规律,提出了考虑灌浆层厚度、灌浆层渗透系数、排水孔数量和排水孔深度等参数影响的防渗控制措施。