目前,我国大部分铁路隧道防排水设计主要按“无限制排水”,尚未考虑外水荷载的作用,按这样的原则设计隧道防排水存在许多缺陷,有“十隧九漏”的说法,带来了很多严重问题。随着隧道修建技术的发展,以及环保(特别是水环境保护)的要求,隧道工程按“控制型防排水”原则设计已经提到了重要的议程。对于隧道工程“控制防排水”,本论文研究了两种措施,一种是控制型防排水措施,即在排水管上加闸阀,通过调节闸阀开关达到控制排放量的目的;另一种则是目前在工程中已经采用较多的以防为主的防水措施,即注浆。第一种措施的具体做法是在排水孔处设置闸阀,当排水孔中的水压力低于闸阀的预设水压力时,闸阀处于关闭状态;相反,当排水孔的水压力高于闸阀的预设水压力时,闸阀处于开启状态进行排水减压;第二种措施的核心是,根据实际情况,对隧道周围的地下水采取多道防线、层层设防、“以堵为主,限量排放”的原则来设计隧道防排水;在隧道衬砌背后围岩中设计一定厚度的注浆堵水圈,来限制流向隧道衬砌背后的渗流量;再在隧道衬砌背后设置排水措施如盲沟等排出一部分渗流水量。本论文采取理论分析、理论推导、数值分析等研究方法,主要研究内容如下:生态环境保护条件下控制型防排水的设计体系研究;注浆堵水技术的研究;设计水位控制前提下的导排水系统以及自动排水装置的研究;推导在均质围岩中衬砌背后水压力大小的理论公式;采用数值分析方法,探讨在注浆堵水条件下的合理的衬砌结构型式。通过上述研究,得到以下部分主要结论:1)水头高度越小、隧道排放量越大、围岩渗透系数越大,衬砌的外水压力则越小。2)可采用注浆堵水方式,通过由外至内的围岩注浆固结堵水圈、初期支护、防排水系统和二次衬砌组成的结构达到控制排放的目的,也可采用隧道防排水自动控制系统来控制排放。3)通过数值分析比较,在设计水位并有注浆加固圈的情况下,合理的断面形式为圆形,马蹄形的受力性能较差。结合分析研究,建议采用似椭圆(蛋形)断面形式。