施工通风问题已经成为我国大型地下洞室工程施工最关键的一项制约因素,直接涉及到人员健康、施工效率、设备布置以及节能减排诸多方面。本文以我国某国家石油储备基地地下水封洞库工程为背景,采用现场测验、理论分析和计算流体力学(CFD)相结合的方法,对长距离复杂洞室群联动通风所涉及到的理论问题与实际问题进行了研究,取得了以下主要成果:现场测量的地下洞室内平均温度沿程分布稳定,为三维风流数学模型假定等温通风提供了依据。采用RNG k-ε湍流模型模拟三维附壁射流,计算的流场分布和边界层厚度均与实测值吻合良好,验证了湍流模型的正确性。采用组分输运模型模拟隧洞通风有害气体扩散,计算的有害气体浓度随时间变化规曲线与实测值基本吻合,为组分输运模型的正确性提供了佐证。提出当隧洞内工作面附近回流平均速度达到地下洞室施工通风规范要求的最小风速时的断面为临界断面,其与风筒出口之间的距离为最大风流有效作用长度。建立了隧洞压入式通风数值模型,根据模拟结果分析了影响射流和回流平均速度沿程分布无量纲曲线的因素,得到了射流和回流平均速度半经验公式。以最小风速为求解条件,由回流平均速度半经验公式构建了最大风流有效作用长度公式。将该公式应用于隧洞施工通风,计算结果与现场测量的风流有效作用长度最为接近,验证了该公式的正确性和实用性。对隧洞抽出式通风进行了数值模拟研究,提出了以风筒至边壁最大距离为依据的吸风有效作用长度计算公式。该公式的计算结果与美国矿山局给出的公式最为接近,并且考虑了隧道断面形状和风筒位置变化的影响。对采用不同型式射流口的隧洞进行了有害气体扩散数值模拟。渐变收缩型射流口增大了射流的紊动强度,渐变扩张型射流口增大了射流的扫掠面积。后者能使风筒出口与洞口之间的断面速度更快地趋于均匀,从而缩短隧洞施工所需的通风时间,加快施工进度。建立了地下石油水封洞库通风的复杂三维数值模型,针对实际施工中所需要解决的问题进行了模拟计算。获得了多断面施工、多点联动通风的风流方向、路径,找到了风流组织过程中存在的风流较弱的洞室通道,并分析了有害气体在地下洞室群中的动态变化过程及规律。为提高通风效率、消除有害气体滞留提出了优化方案,取得了良好的通风效果,为现场施工提供了重要的理论支撑。