海底隧道涌水量、衬砌水压力及覆岩厚度是隧道设计者们关心的重要问题,实际工程中海底隧道多为小净距三孔隧道,对于三孔隧道涌水量,衬砌水压力及小净距隧道对覆岩厚度的影响研究较少。针对渗流作用下小净距三孔海底隧道覆岩厚度问题,本文首先综合运用理论推导、数值计算对三孔海底隧道的涌水量及衬砌水压进行了系统分析,然后参考胶州湾海底隧道工程及地质情况,利用数值计算分析了小净距隧道对覆岩厚度的影响,为类似工程提供一定的理论基础。主要研究工作如下:(1)海底隧道渗流场及覆岩厚度理论研究。首先论文利用镜像法基本理论推导单孔海底隧道渗流场解析解,并介绍了 FLAC3D流固耦合计算的基本理论基础;进而搜集国内外海底隧道最佳覆岩厚度的研究,介绍海底隧道最佳覆岩厚度的常用方法及判定准则,并利用工程类比法确定了覆岩厚度的初选范围为17m～37m。(2)三孔海底隧道渗流场解析解及其影响参数分析。由于三孔海底隧道彼此的泄压作用,三孔海底隧道渗流场分布与单孔隧道相比差异性较大。采用镜像法理论,推导了三孔海底隧道渗流场解析解,并将其退化为单孔及双孔隧道进行理论验证,结合数值计算验证解析解的合理性。水平间距对隧道涌水量及衬砌水压的影响距离为20倍隧道半径,隧道涌水量及衬砌水压随埋深的增大而呈线性增长;提升初期支护的抗渗性能,降低初期支护渗透系数降低隧道涌水量,增大初期支护后水压;增大注浆圈厚度、减小渗透系数,会使隧道涌水量及初期支护后水压力呈反比例函数式减小。(3)渗流作用下单孔海底隧道最佳覆岩厚度研究。采用FLAC3D数值模拟软件,对胶州湾海底隧道主隧道最佳覆岩厚度进行模拟分析,综合分析不同覆岩厚度时的渗流速度及衬砌所受水压的大小与分布、隧道涌水量、应力扰动范围、塑性区分布和隧道关键点位移。基于最小涌水量判据和最小位移法判据,采用权函数法确定单孔隧道最佳覆岩厚度。(4)渗流作用下小净距三孔海底最佳覆岩厚度研究。基于与单孔隧道相同的工程背景,建立隧道间净距为1倍隧道跨度和0.5倍隧道跨度的数值计算模型,通过对比不同覆岩厚度下的单孔和小净距三孔隧道在渗流场及围岩稳定性两方面的差异,探讨三孔隧道对渗流场及最佳覆岩厚度的影响。结果表明:①覆岩厚度不变净距减小时,可以降低隧道涌水量、降低衬砌水压及渗流速度;同时使得围岩应力扰动范围增大,中夹岩应力集中现象更加剧烈,塑性区分布范围变大,拱顶位移增大。②净距不变覆岩厚度增加时,涌水量先迅速减小后缓慢增大、衬砌后水压及最大渗流点从拱顶到拱脚转移;应力扰动范围及中夹岩竖向应力呈线性增加,埋深过大导致中夹岩塑性区贯通,拱顶位移先减小后增大存在最小值。采用与单洞隧道相同的判定方法,确定小净距海底隧道的最佳覆岩厚度小于单孔隧道覆岩厚度。