为研究深水位渗流侵蚀致陷的形成机理,设计了一种常水头平面应变试验装置,开展了室内模型试验,测试了不同土样的材料特性,观测了塌陷的形成过程,按影响塌陷形成的因素不同将试验分为内因试验和外因试验。在内因试验中,基于控制变量法开展单变量试验,探讨含水量、黏土含量、含盐量、盐粒级配对空腔尺寸、模型表面沉降以及塌陷状态的不同影响。试验结果表明:土样的力学性能和渗透系数均会随土样成分改变而产生较大波动;空腔扩展过程中会出现若干次渐进式的土体塌落,最终形成塌陷坑与松动区,水流入渗和空腔扩张均会造成模型表面发生沉降,沉降量突增预示塌陷即将发生;改变含水量会使各组空腔扩展速率、沉降量增速以及塌陷状态都表现出较大的差异;沉降总量、试验总时长与黏土含量成正相关,塌陷坑随着黏土含量的增高由漏斗型变为垂直型;加入盐粒可以提升空腔周边土体的稳定性,增大临界空腔面积,使塌陷模式发生转变;沉降量的增速与细粒盐质量占比成正相关,但盐粒级配对空腔扩展和塌陷状态的影响并不显著。在外因试验中,以排泄口宽度、水位高度、水头差为自变量开展正交试验;探讨不同边界条件对试验中各响应量的差异化影响,并对各因素进行敏感性分析。试验结果表明:提高水头差、水位和增大排泄口宽度均可诱发塌陷;试验历时和排泄口宽度的增加会促进松动区面积的增长,塌陷坑的面积与形态均受松动区直接影响;在水流入渗和空腔扩展作用下,模型内部土压力在试验过程中不断发生调整,模型两侧的土压力与中部的土压力相互影响;排泄口宽度、水位高度、水头差对表面下沉量的影响依次减弱,排泄口宽度对其影响高度显著。基于Dupuit公式和临界水力坡降公式,分别以浸润线渗出点和地基流线渗出点的临界水力坡降为基准,得出空腔临界宽度公式;分析发现以地基流线渗出点临界水力坡降为基准的计算结果普遍偏大。塌陷模式可分为垂直型和漏斗型;基于极限平衡法推导出垂直型塌陷中上覆土层临界厚度公式;基于浅埋隧道地层压力的谢家烋算法,将作用于塌落体的竖向合力为零时的状态作为上覆土层的临界状态,推导出漏斗型塌陷中上覆土层临界厚度及滑移面倾角公式,并对地面倾斜时的工况进行了探讨;分析发现上覆土层临界厚度对黏聚力最为敏感。