近年来,富水高压地区运营铁路隧道底部隆起变形病害时有发生,造成轨道形位失格、衬砌开裂溃损等病害问题,严重影响线路营运安全。本文通过富水高压地区铁路隧道底部隆起（简称“底隆”）典型案例的系统调研,发现此类病害的演化过程大致相同,均与雨后隧底水压力过高有关,但其病害化机制与防控方法仍需进一步明确。对此,本文通过渗流理论解析,获得了体内、体外排水方式下隧道渗流场理论模型与渗流场特征;运用融合3D打印技术的模型试验新方法和三维仿真分析手段,共同探究了服役环境下体内排水方式隧道底部隆起变形病害与结构破损机制;通过模型试验与数值仿真方法,探讨了联合体内、体外排水的深埋水沟排水方式隧道的渗流场、位移场、应力场特征及结构受力性能,并提出了设计参数推荐值;系统归纳了高水压隧道底隆病害处置流程与相应措施,提出了底隆病害预防建议,并将病害处置技术成功应用于沪昆高铁麻拉寨隧道。本文的主要研究内容和结论如下:（1）通过二十例底隆病害案例的系统调研,探讨了该类病害的易发岩性、地质构造情况、埋深条件、地表形貌、降雨条件、致灾特征、线路行车影响等方面的多元化信息,定性揭示了考虑地表降雨和地表形貌条件下岩溶区案例和非岩溶区案例的病害演化机制。同时,通过不同时速下轨道几何状态控制标准的系统分析,明确了近年来铁路隧道底隆病害频发的关键原因,是列车提速后隧底结构设计无法完全匹配高铁列车行车所需的轨道形位控制要求,从而造成了目前“小变形、大危害”的灾变趋势。（2）针对富水隧道采用的体内、体外两种排水方式,基于镜像法和渗流力学理论,推导了考虑注浆圈作用下体内、体外排水方式隧道渗流场理论模型,论证了体外排水方式通过体外排水洞的良好排导效能可实现仰拱水压力的合理控制,并进一步探讨了典型影响因素对隧道排水量与结构外水压力的影响规律。此外,通过解析退化、数值仿真、现场测试方法联合验证了理论模型的正确性。（3）融合3D打印技术提出一种兼具可视化、定量化、精细化的隧道渗流模型试验新方法,结合模型试验与数值模拟手段探究了服役环境下采用体内排水方式的设计时速350 km/h双线铁路隧道的渗流场、变形场与应力场特征以及结构安全性能。研究结果表明:随地层水位上升,体内排水方式隧道仰拱水压力增长明显,因隧底水压力过高引发了底部结构产生“中间大、两端小”的隆起变形且结构内力急剧增加,进而导致在“地层水位30～40m、隧底水压力＞300k Pa”时轨道变形超限并影响线路行车。如排水系统存在堵塞,尤其是堵塞程度超过50%,还将进一步加重病害严重程度;当轨隆值超过25～30mm后,还将伴随底部结构裂损问题。（4）针对联合体内、体外排水的深埋水沟排水方式,通过融合3D打印技术的模型试验与数值模拟分析手段,探究了不同服役条件、不同设计参数下高水压铁路隧道渗流场、变形场与应力场特征以及结构性能,提出了“管径0.6～1.0m、埋深0.2～0.5m”的深埋水沟排水方式推荐设计参数。研究结果表明:新增隧底排水通道后,底部围岩渗流场改由深埋水沟主导,且因深埋水沟泄流高程低、排导能力强,可实现仰拱水压力的有效控制;管径参数是深埋水沟排水效能的主要影响因素,随管径增长,底部结构病害得到逐步改善乃至消除,但管径＞0.8m后底部结构已基本稳定,故无需追求过大管径;隧道排水盲管堵塞后,深埋水沟排水量将相应增长,仍可维持底部结构稳定性。经工程应用,进一步验证了深埋水沟排水方式相比体内排水方式在控制仰拱水压力、保障隧-轨结构稳定方面具有的明显优势。（5）形成了高水压铁路隧道底隆病害处置原则与整治流程,系统总结了底隆病害的处置措施,同时依据隧道底隆病害机制研究结果,针对性地提出了铁路隧道底隆问题的预防建议。病害处置技术成功应用于沪昆高铁麻拉寨隧道,现场实测表明即使再次经历历史级特大暴雨,底部结构仍可维持稳定,轨道形位正常,隧道基本不受地表降雨影响,以此验证了处置技术的有效性,可为同类病害案例提供参考。图178幅,表28个,参考文献223篇。