高地温热害问题在水利工程中越来越常见,特别是在深埋长水工隧洞工程中,是亟待解决的重大特殊地质问题。高地温作用下的水工高压隧洞承载是一个复杂的热-流-力（THM）耦合问题,本文针对高地温水工高压隧洞围岩破坏机制与承载特性尚不清楚的科学问题,通过开展大比尺高地温水工高压隧洞结构模型试验研究,及利用所提出的考虑岩体损伤劣化的热-流-力-损伤（THMD）耦合模型进行数值模拟研究,成功揭示高地温条件下水工高压隧洞围岩的THM多物理场耦合效应与开裂特征,获得了围岩温差、内水压力、地应力、热线膨胀系数等因素对隧洞围岩承载特性的影响规律。最后提出的一种结合THMD耦合模型的动态代理模型的可靠度计算方法,并成功应用于高地温水工高压隧洞工程实际,为高地温地区水工隧洞结构设计理论体系的构建以及相关规范制订提供科学依据。主要研究成果概括如下;（1）针对高地温隧洞THM多场耦合特点,研制了适用于高地温水工高压隧洞结构模型试验的相似材料,为高地温水工高压隧洞结构模型试验研究奠定基础。研究表明,该相似材料的热膨胀系数、单轴抗拉强度、单轴抗压强度以及脆性指标与Ⅰ或Ⅱ类硬质完整岩体满足相似理论要求,适用于模拟高地温水工高压隧洞的围压力学行为。（2）首次建立了一种可施加真实水压的大比尺高地温水工高压隧洞结构模型试验系统。试验系统可合理再现不同地温梯度、不同内水压力条件下隧洞围岩在温度场、渗流场和力学场等物理场耦合作用下围岩开裂过程的模拟和监测,为揭示高地温水工高压隧洞承载特性提供了有力工具。（3）试验研究发现:1)与非高地温条件相比较,高地温条件下水工高压隧洞围岩出现水力劈裂时相应的临界内水压力明显较低;2)模型试验全过程以拉破坏主导,全时段张拉型裂纹平均占比高达98.43%;3)当围岩出现损伤后,高地温条件下水工高压隧洞围岩THM多物理场耦合效应明显,围岩的裂缝扩展具有“爆发期”和“平静期”交替出现的演化特征,呈现非连续阶跃增长模式;4)温度场、渗压场和声发射事件时空演化全过程具有一致性;5)高地温条件下水工高压隧洞完整硬脆性围岩的开裂模式与非高地温的不同,前者宏观裂缝更为发育,主裂缝间出现一定数量的次生裂缝;此外围岩在产生贯通裂缝前,围岩损伤最大范围大致延伸至离隧洞中心5倍洞径。（4）建立了考虑脆性材料峰后强度劣化的含损伤演化的水工高压隧洞THMD耦合数值计算模型,与现有的其他模型相比较,对于高地温水工高压隧洞的围岩力学行为预测和承载能力评价具有良好的适用性。（5）基于THMD耦合模型数值推演揭示了围岩温差、内水压力、热线膨胀系数及地应力对围岩承载特性的影响机制与规律:1)在高地温及高内水压力作用下,高地温水工隧洞THM耦合作用明显,围岩水力劈裂前以TM耦合为主,围岩水力劈裂后THM耦合效应显著,新的裂纹不断产生和扩展;2)围岩开裂由拉破坏主导,主要由于温度应力与内水压力迭加产生的高拉应力致使围岩出现拉裂缝;围岩温差、内水压力、热线膨胀系数系数越大,对高地温水工隧洞越不利,围岩损伤体积随着温差、内水压力、热线膨胀系数的增大呈线性增长趋势;3)地应力对高地温水工高压隧洞承载特性影响较大,当侧压力系数λ=1时,地应力均匀分布可以抑制水力劈裂和围岩中裂缝的扩展,有利于围岩的稳定性,当λ≠1时,水力劈裂主裂缝方向与最大地应力方向平行。（6）提出的基于最小二乘支持向量机（LSSVM）动态代理模型的高地温水工高压隧洞围岩可靠度计算方法,具有高效高精度的特点,可以克服经典响应面方法在高度非线性结构可靠度问题上的局限性,且易于与THMD耦合模型计算程序相结合,对于计算精度要求较高但分析计算耗时较大的高地温水工高压隧洞围岩可靠度分析具有良好适用性。