岩溶隧洞建设将显著改变地下水赋存环境和区域补径排条件,引发突水突泥、泉水枯竭、地表沉陷等地质灾害,这些工程灾害评估和处理不当,不仅会造成重大的经济损失,也会严重威胁相关工作人员的生命财产安全、影响区域地下水生态环境,因此针对岩溶隧洞涌水的机理和预测研究具有重要意义。本文聚焦岩溶隧洞充填裂隙渗透性演化规律与突涌水预测关键科学问题,通过开展充填裂隙可视化渗流试验,研究了不同流速和充填度下的裂隙渗透性演化规律,构建了充填裂隙渗透性演化模型;通过开展岩溶隧洞非达西流涌水数值模拟,分别研究了非达西流态下隧洞最大涌水量、稳定涌水量、影响半径与岩体渗透性参数、隧洞埋深、洞径的定量化关系,构建了不同工况下岩溶隧洞涌水量和影响半径的解析模型;最后将上述解析模型成功应用于贵州省夹岩输水隧洞工程的涌水预测和开挖后地下水影响范围评价。本研究提出的模型与方法对岩溶隧洞涌水量预测和地下水影响范围评估具有一定的指导意义。主要研究工作及成果如下:（1）岩溶裂隙含水层具有高度复杂的孔隙结构、非均质性和各向异性,其中对于充填岩溶裂隙而言,裂隙间的充填物随着水流冲刷的改变使得其渗透率更加难以评估,而冲刷带出的泥沙也是导致隧洞突泥的主要原因之一。基于自主研发的透明复制裂隙可视化渗流试验平台,开展不同流量与不同充填量下的裂隙可视化渗流试验,实时监测裂隙试样的进出口压差、出口流量和冲蚀几何结构,分析充填裂隙孔隙结构演变与渗透性演化规律并建立充填裂隙渗透性演化模型。试验结果表明:大流速下裂隙内部充填物冲蚀明显、充填结构发生显著改变,且充填量越大冲刷效果越明显;裂隙渗透性随雷诺数增大呈指数函数形式增大,随内部充填量增大呈指数函数形式减小。上述试验成果在一定程度上解释了宏观隧洞突水突泥发生的突然性与巨大性。（2）隧洞涌水量预测通常假定水流遵循线性达西定律,然而,高流速、高水压、高水头等条件使得岩溶裂隙含水层水流流动显著偏离达西定律,往往呈现出非达西流动特征,导致预测结果偏离工程实际。合理准确评估隧洞最大涌水量,对于隧洞施工期的抽排水系统布设和突涌水风险管控具有重要意义。本文以经典隧洞涌水量预测公式作为基础,开展基于Forchheimer定律的岩溶隧洞非达西流涌水数值模拟研究,通过分析经典理论公式修正系数与岩体渗透性参数、隧洞水位埋深之间的定量化关系,构建了考虑非达西效应的隧洞最大涌水量预测解析模型。该解析模型具有简洁的表达形式,遵循量纲统一性,在忽略非达西效应的条件下可退化为达西流态下的经典理论公式。同时,非达西流模拟结果验证了该解析模型的有效性。（3）隧洞开挖后,会导致地下水位下降,形成水位跌落漏斗,合理评估隧洞开挖后的稳定涌水量和地下水影响范围,对于隧洞运行期的抽排水系统布设和地下水环境影响具有重要意义。本文针对隧洞开挖后形成的稳定涌水量预测问题,开展基于Forchheimer定律的隧洞稳定涌水数值模拟,通过分析隧洞稳定涌水量与岩体渗透系数、隧洞水位埋深、隧洞半径之间的定量化关系,构建了岩溶隧洞非达西流稳定涌水量预测解析模型。针对隧洞涌水影响半径预测问题,将现有的影响半径预测公式与工程实例整理和比较,划定了影响半径的基本范围,采用有限元模型数值模拟方法,对影响半径表征系数敏感性分析,建立了一种综合考虑渗透系数、非达西系数、水头、隧洞半径和降深标准的岩溶隧洞影响半径评估解析模型,该解析模型在确定地下水位的前提下可以评估岩溶隧洞开挖后地下水的影响范围。（4）将上述解析模型应用于贵州夹岩输水工程中的水打桥与猫场隧洞等实际隧洞工程中。采用岩溶隧洞最大涌水量预测解析模型,对实际隧洞工程的达西与非达西流最大涌水量进行了对比分析,结果表明忽略非达西效应引起的最大涌水量预测误差随涌水量级呈幂函数形式增大,且统计的24个隧洞工程案例中最大误差可达300%,从而证明了隧洞涌水量计算中考虑非达西效应的必要性,尤其是对于涌水量大的隧洞。采用稳定涌水量预测解析模型和影响半径解析模型,计算分析了夹岩输水隧洞工程水打桥隧洞沿线稳定涌水量和地下水影响半径,结果表明在模型宽度足够大的情况下,基于达西定律的经验方法预测稳定涌水量偏大;基于经验方法预测的地下水影响范围偏小,但高渗透率段差异明显。