隧道工程建设会打破隧址区原有的地下水环境平衡状态,造成地下水资源流失,对地下水环境产生不良影响,且隧道突涌水也严重危害了隧道施工安全。相较于盾构法和TBM施工,矿山法施工会对隧道围岩造成更严重的扰动和损伤,形成明显的开挖损伤区,该区域内的围岩渗透性增强,进一步加剧地下水资源流失。花岗岩广泛出露于我国南方,尤其是东南沿海地区,容易受到风化作用的影响,其渗透性与风化程度关系密切,而矿山法施工对不同风化程度花岗岩的渗透性亦将产生不同的影响。因此,对于修建于富水风化花岗岩地层中的矿山法隧道,花岗岩地层的差异风化及矿山法施工的影响给此类隧道的地下水环境负效应评价和防排水设计带来了巨大困难。开展风化花岗岩隧道矿山法施工对地下水环境影响研究,既能为降低隧道施工对地下水环境的不良影响提供指导,又能为隧道防排水结构设计提供参考依据,具有重要的实际意义。本文以矿山法施工对地下水环境的影响为研究中心,以风化花岗岩隧道为工程背景,通过现场调查、理论分析、现场试验、室内试验、数值模拟等研究手段,开展了风化花岗岩隧道矿山法施工对地下水环境影响研究,论文主要的研究工作与成果如下:(1)对研究区工程概况和地质条件进行了详细的现场调研,搜集整理了勘察、设计和施工等各个阶段的现场资料,对已有的资料进行了详尽的分析,为研究风化花岗岩隧道矿山法施工对地下水环境影响提供基础。(2)通过原位渗透试验、室内渗透试验以及理论计算分析研究了矿山法施工前后不同风化程度花岗岩渗透性变化规律。通过岩石薄片偏光显微镜试验,从岩石微观结构和矿物成分角度分析了风化程度变化和矿山法施工作用对花岗岩渗透特性的影响。通过声波测试确定了矿山法施工作用下围岩开挖损伤区范围。(3)在考虑开挖损伤区作用的基础上,采用数值模拟方法研究了风化花岗岩隧道矿山法施工对渗流场的影响,明晰了不同施工阶段隧道渗流量、地下水位、孔隙水压力和地下水流速的变化规律,并分析了施工过程中渗流场对各类影响因素的敏感性。(4)基于复变函数和渗流力学理论,推导了“堵水限排”型隧道渗流场解析解,运用该解析解分析了隧道渗流场对注浆参数变化的敏感性。运用解析公式对“堵水限排”和“全排导”两种不同防排水型式下的隧道渗流场进行了对比分析。运用解析解计算了“全封堵”型隧道的渗流量和衬砌外水头,并分析了注浆圈与开挖损伤区对其的影响。提出了“全包控制型”防排水型式,适用于水位以下埋深较大的地铁隧道。(5)基于风化花岗岩隧道矿山法施工对渗流场的影响,结合国内外隧道工程地下水环境负效应评价研究成果,构建了风化花岗岩隧道矿山法施工地下水环境负效应评价指标体系,提出了评价指标分级标准和地下水环境负效应分级标准。采用层次分析法与模糊综合评价法进行指标权重计算和指标量化工作,以MAPGIS K9软件为基础平台,采用Visual C#程序语言进行二次开发,建立了风化花岗岩隧道矿山法施工地下水环境负效应评价系统。(6)将研究成果应用于广州地铁21号线第12标段隧道工程,运用评价系统对其矿山法施工地下水环境负效应进行了评价,并通过数值模拟方法和施工现场调查对系统评价结果进行了对比验证。基于系统评价结果,根据不同区段施工地下水环境负效应强弱和衬砌外水头大小,提出具有针对性的隧道防排水结构型式和施工技术。