华蓥山是四川盆地东缘延绵横亘的天然屏障,总体上是呈NNE向的复式褶皱、并伴生多条纵向延伸的长大断裂,广泛出露三叠系、二叠系碳酸盐岩,G42、G5515高速公路华蓥山隧道及龙滩煤矿平硐等工程建设过程中均遭遇不同程度的岩溶涌突水灾害、并对地质环境造成了不同程度的影响,目前华蓥山在建或拟建的隧道工程有4条,而在川东平行岭谷区则有十余条之多,在新的工程活动扰动下,既有的岩溶水流场继续演化,势将面临新的涌突水风险并引发相应的生态环境问题,亟需系统全面研究华蓥山地区岩溶的发育规律及人类工程活动影响下岩溶地下水流场、生态环境演化规律,为华蓥山及川东平行岭谷区线路选线、岩溶隧道涌突水预测、生态环境保护提供一定的理论支撑。本论文通过对华蓥山地区既有工作、研究成果的分析研究,结合野外水文地质调查,归纳分析了华蓥山中部岩溶发育特征、影响因素,从系统的角度划分了不同岩溶水系统,详细论述了各岩溶水系统基本水文地质特征。利用数值模拟手段精细刻画了华蓥山中部复式褶皱三维地质模型,对华蓥山中部的地下水天然流场、煤矿平硐扰动下的地下水流场、G42华蓥山隧道影响下地下水流场进行了反演分析,并对拟建的广邻快速通道华蓥山隧道建设后的地下水流场、环境影响进行了预测分析,主要研究成果如下:(1)从地下水系统理论角度对华蓥山地下水循环及研究区的次级岩溶水系统进行了划分。华蓥山地区大区域性地下水循环主要受嘉陵江、长江等贯穿性河谷控制,但深部地下水的循环除贯穿性河谷控制外,还明显受控于横向深切沟谷,将华蓥山中深部地下水循环划分为南段(嘉陵江至华蓥山大峡谷/杨家河)、中段(华蓥山大峡谷/杨家河至龙门峡河)、北段(龙门峡河至州河),华蓥山中部岩溶地下水分为3个一级岩溶水系统、9个二级岩溶水系统,一级水系统分别是天池向斜岩溶水系统(Ⅰ)、宝鼎山背斜岩溶水系统(Ⅱ)、绿水洞背斜岩溶水系统(Ⅲ)。(2)建立了华蓥山中部精细的三维水文地质模型,对G42华蓥山隧道影响之前的天然及煤矿平硐影响下的岩溶水流场演化过程进行反演分析。垂直于岩层走向在研究区范围共布置24条剖面,剖面密度条/1-1.5km,在剖面线布置钻孔读取各岩层高程,统计整理高程数据,利用GMS、Modflow软件精细刻画研究区复杂褶皱三维水文地质模型,边界及初始条件输入模型,将模拟范围內的进、出地下水量与研究区内各河流、地表汇流、暗河等流量进行水均衡比对分析,从而进行模型的识别与校验,后经稳定运行即反演出研究区的天然流场,结果显示在绿水洞背斜倾覆段的岩溶管道对岩溶地下水流场扰动明显,管道沿线形成明显的低势水位,而在绿水洞煤矿平硐的排水共同影响下,该背斜倾覆段地下水位影响范围更广,平硐两侧形成降位漏斗,岩溶管道沿线的低势水位因水量被平硐袭夺而逐渐消失。(3)定性分析了G42华蓥山隧道西段涌突水成因及隧道持续排水形成的地下水流场。华蓥山隧道西段突水主要原因是施工至飞仙关组4段、长兴组时揭露洞湾、广洞湾暗河管道分支,这些暗河管道与隧道北侧大面积分布的岩溶负地形相通,强降雨通过负地形大量汇集直通施工隧道造成涌突水事故。开挖的隧道成为新的排泄基准,其两侧岩溶地下水均向此汇集,造成隧道进口两侧洞湾(最大流量1.45m~3/s)、广洞湾(最大流量3.46m~3/s)暗河断流,绿水洞煤矿、天池煤矿平硐的排水量减流,地下水位的影响范围向南约4.5km,向北约5.5km。(4)分析了G42华蓥山隧道施工、建成后地下水流场及坏境演化过程。在煤矿平硐影响下形成的稳定地下水流场的基础上,结合G42华蓥山隧道施工涌突水总结分析资料、运营排水对地下水环境影响的定性分析,利用数值模拟对G42华蓥山隧道施工、运营过程流场演化进行反演分析,其结果显示隧道进口嘉陵江组、飞仙关组2段施工时,其对地下水流场影响较小,施工至飞仙关组4段、二叠系含水层时则水位降深、影响范围明显,最大降深达120～150m,最远影响范围达2km以上,煤矿平硐、暗河管道水量、流场均受影响;背斜东翼穿越各含水层的影响范围相对较小,但降位漏斗形式的水力坡度相对较大。隧道建成持续排水造成向北3.5km,向南2.5km地下水位下降,部分地表水文点断流或消失。(5)预测分析了拟建隧道开挖及建成10年内地下水流场的演化过程。根据拟建的广邻快速通道华蓥山勘察设计资料,以G42华蓥山隧道影响下稳定的岩溶水流场为背景,对拟建隧道施工、运营岩溶水流场演化进行模拟预测,结果显示拟建隧道施工至天池向斜核部地下水位降深达30～40m,影响范围达500～1000m,至背斜东翼二叠系地层水位降深可达100m以上,隧道北侧的影响范围在1～1.5km范围,南侧约500～1000m,此段落涌水量大,涌突水风险较高,同时相比较于已建的G42隧道在长兴组发生的涌突水事故,拟建隧道在天池向斜核部、绿水洞背斜的二叠系含水层的涌水量较大,最大涌水量达39186.51m~3/d,总涌水量达126787.1m~3/d,其余段落地下水影响范围、降深、涌水风险相对较小。(6)预测分析了在拟建隧道衬砌堵水或无G42华蓥山隧道情况下岩溶地下水流场的演化。为比较分析隧道不同工况条件下,拟建隧道采用相对隔水衬砌堵水10年后,拟建隧道附近地下水位有明显恢复至550～600m范围,无明显的降位漏斗。在无G42华蓥山隧道情况下,研究区地下水流场的影响主要由煤矿平硐、暗河管道及拟建的华蓥山隧道控制,红岩乡一带地下水流场主要由拟建的华蓥山隧道控制,地下水位影响范围在隧道两侧达2km以上,降深达60m以上,但拟建隧道北侧地下水位相较于G42华蓥山隧道存在的情况从540m恢复至约600m。