传统的海上交通运输方式已经无法满足沿海地区经济交流、互补和改善的需要,海底隧道的建设势在必行。海底隧道给人类带来效益的同时,其建设施工中的爆破等作业在水中所产生的冲击波频带宽、能量大,可能会对海洋生物造成从行为到致死等不同程度的影响。因此研究海底隧道爆破施工中所产生的水中冲击波,预测水中冲击波强度,评估海底隧道爆破下的水下噪声场对工程海域海洋生物的影响,对海洋生态环境和海洋生物保护都具有重要的意义。海底隧道在建设中通常采用矿山法爆破,即钻爆法施工。其爆破产生的应力波随着能量的衰减而产生形式的变化。先后以冲击波、压缩应力波和地震波的形式在海底地层传播,当该波传到水底界面时便向水体中辐射水中冲击波。本文对海底隧道爆破时所产生的水中冲击波进行了现场监测和数值分析的研究,完成的主要内容有:一、基于对厦门周边海域海底隧道施工工程水中冲击波的实时监测需求,根据不同冲击波噪声强度,设计了包含水听器、信号调理模块、数据采集记录模块和信号显示模块的实时监测系统,实现了海底隧道爆破水中冲击波的监测。二、利用MATLAB软件对海底隧道爆破水中冲击波进行了时频分析,计算了监测数据的峰值声压级、均方根声压级、声暴露级等参数。得出的主要结论有:在海底隧道钻孔爆破总药量150.0kg,单段最大药量41.0kg下,水中冲击波的峰值压力可高达6.4kPa;从功率谱密度来看,水中冲击波的能量主要分布在低频,随频率增加而明显减小;同一水平距离、不同深度下测得的水中冲击波,波形较为相似,但在幅值上差异较大;不同距离、同一深度处的水中冲击波,随着距离的增大,能量快速衰减。三、基于噪声协助分析的改进型希尔伯特黄变换（Hilbert-Huang Transform,HHT）方法对海底隧道爆破水中冲击波的时域-频域-能量进行分析。改进型HHT方法在进行模态分解时,使用了集成经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）。由于该分解法在原始信号的时频空间中加入均匀分布的白噪声,使分析信号在不同尺度上具有连续性,从而有效克服了传统HHT方法中经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）的模态混叠问题。经过改进型HHT方法获得了拟分析信号的能量主要集中在0-300Hz,连续的高幅值集中在0.4-1.0s和归一化频率为0.07-0.28的区域内等结论。这些时频细节可进一步用来分析海底隧道爆破水中冲击波对施工海域的鱼类和海洋哺乳动物的可能影响。四、本文首先采用库尔（Cole）的水下爆破冲击波峰值压力拟合公式对监测所得的海底隧道爆破水中冲击波峰值压力进行了拟合,结果表明,拟合所得结果与实测数据偏离较大,相关指数R2=0.22。在此基础上,采用量纲分析法,对海底隧道爆破水中冲击波峰值压力做进一步的拟合分析,获得厦门海域海底隧道爆破水中冲击波峰值压力拟合公式Pm=e-3.91·（（?）/R）-1.65·（HS/R2）5.55。该公式涉及的参数,除了药量Q和爆点到测点距离R,还有爆点到海底的垂直距离H与爆点到测点的水平距离S这两个新参数。结果显示,此时相关指数R2=0.98,实测数据与预测数据的平均拟合误差为13.9%,达到较好的拟合效果,为海底隧道爆破水中冲击波峰值压力的预测提供了一种有效的方法。