近几十年我国社会经济得到了快速的发展,公路交通等相关建设事业也取得了巨大的进步。在我国以四川为代表的广大西南地区由于受到地形地貌等条件的约束,导致在这些区域公路建设时的选线更难、施工更加复杂难度也更大。在其公路选线时的某些地段经常会以隧道的形式穿山而建,而隧道的建设经常面临各种复杂的地质灾害。就目前而言,隧道涌突水仍是隧道施工高风险的三大地质灾害之一,所以隧道涌突水灾害识别和预判是目前需要解决的问题。本文首先从涌突水机制这一总体出发,通过总结前人在公路隧道涌突水分类方法的基础上,分析了隧道的各种机制类型涌突水的特点及区别。在此基础上,本文重点研究了:动静力扰动机制-关键块体失稳导水;隔水岩墙水压致裂机制-隔水岩墙的弯曲破坏。最后以工程涌水案例为基础,收集具体围岩和地下水等参数,代入用于判别隧道涌水是否发生的判别公式进行分析。另外本文通过数值模拟方法对实际案例进行模拟分析。以此来验证本文基于地质力学模型推导的力学机制分析结果是否准确。通过分析和研究,本文主要取得的成果如下:(1)以动静力扰动机制中的关键块体失稳导水为主要研究对象,将影响块体稳定性的结构面划分为:平直光滑无填充结构面、粗糙起伏无填充结构面和非贯通连续结构面等。在此基础上,运用极限平衡理论考虑块体在地下水压力、水平和竖直围岩压力以及块体自重作用下,推导出关键阻水块体结构面与岩层层面近于垂直的情况下的临界地下水压力的计算公式。通过识别秦岭III隧道K0+347关键块体失稳导致涌突水的相关围岩计算参数,并代入临界地下水压力公式进行分析,发现计算结果与实际情况基本相符。另外,通过数值模拟也验证了上述结果。(2)以秦岭Ⅲ隧道K0+347关键失稳块体为研究对象,分析了不同粗糙度系数(分别为3、6、9、12以和15)对块体临界地下水压力承载的影响。发现力学机制分析结果和数值模拟结果相近。即:随着结构面粗糙度系数增大,块体对地下水压力承载力大小将提高。(3)以狮子寨隧道K42+192处的涌突水为例,采用两端固支的梁为地质力学模型分析隧道一衬和隔水层涌水,获得了地下水压力、围岩压力、隧道初衬以及隔水层自重作用下的临界隔水层厚度的计算公式;以四周固支的矩形薄板为地质力学模型分析隔水层涌水,得到了地下水压力、围岩压力以及隔水层自重等作用下的临界隔水层厚度的计算公式。(4)通过收集狮子寨隧道涌突水区域的围岩以及地下水等相关参数,依次代入到固支梁地质力学模型和矩形薄板地质力学模型推导出的临界隔水层厚度计算公式中,发现二者所求得的结果都与实际较为相符。分析以梁为地质力学模型发现,临界隔水层厚度的主要影响因素为:地下水压力、隧道围压压力。当地下水压力和围岩压力较大时,应该通过预留足够的隔水层厚度来保证隔水层的稳定。通过分析梁、板以及数值模拟结果发现:以板为地质力学分析模型的计算结果与数值模拟结果更为接近,与实际更为相符。然而,固支梁模型计算过程更为简单。5)以明月山隧道K5+398掌子面处的涌突水为例。以固支边界的圆形薄板为地质力学模型,推导出了地下水压力作用下的临界隔水层厚度的计算公式。通过收集明月山隧道K5+398处围岩和地下水等相关计算参数并代入分析公式,发现计算结果相对合理,能够合理解释实际涌水的情况,且与实际发生涌突水位置相吻合。另外,通过数值模拟分析的临界隔水层厚度与也力学分析结果也相近,证明公式是适用的。通过数值模拟结果还发现最容易发生突水的位置为掌子面底端,这也与实际相吻合。6)以飞仙关隧道K23+708处涌突水为应用案例,结合推导出的涌突水发生的判别公式对此处涌突水进行了分析。计算结果表明此处为涌水,与实际相符,证明了论文基于矩形薄板推导公式的正确性和适用性。