论文以深圳东部过境高速公路连接线工程为研究背景,选取多个典型特征区段作为研究对象,采用理论分析、现场试验、数值模拟以及室内模型试验等研究手段,从隧道施工阶段到运营阶段,对矿山法城市隧道渗流场演变、隧道涌水量预测、隧道渗流场影响范围及隧道排水量—水压力之间的关系等相关问题开展深入系统的研究。主要研究成果如下:(1)通过流固耦合数值模拟,分析CD法施工过程中各开挖步对围岩一支护体系的影响,揭示了围岩和初期支护的应力、位移以及水压分布特征,并探明了不同地下水头和围岩渗透系数条件下隧道开挖的影响范围。(2)以控制渗透系数为核心,研制出适用于矿山法隧道渗流试验的围岩、注浆圈、初衬等新型相似材料及其原料配比,利用自主研发的大型施工及运营期矿山法隧道渗流模型试验系统,对不同注浆圈和初衬渗透系数下,不考虑开挖扰动影响的施工期隧道涌水量进行预测,并以Visual-modflow软件进行数值建模分析,探明了注浆圈和初衬渗透系数对施工期涌水量的影响,揭示了渗流场的演变过程。(3)提出了完整防排水体系下的隧道渗流场理论公式,并分析了注浆半径、注浆圈渗透系数和衬砌渗透系数等可变因素对隧道渗流场的作用,揭示了不同高度的动、静作用水头对水压力、排水量及渗流场的影响,以室内渗流模型试验研究了不同注浆圈渗透系数下,隧道施工期及运营期水压力变化特征,并以数值模拟方法剖析了特殊水文地质条件下(过断层带、下穿泄洪渠段等)注浆加固前后渗流场的演变。(4)建立了高水位和低水位隧道运营期排水量及二衬外水压力的理论模型,剖析主动控制隧道排水量调节二衬外水压的效果,并以室内模型试验复核有限元分析所得排水量与水压力的关系。论文研究成果对保障工程安全具有重要的指导作用与实际意义,同时可推广应用于地下水控制严格的矿山法城市隧道设计及施工中,并为未来制定规范提供理论和实践依据,继而为国家节约投资,其社会效益和经济效益是显著的。