我国西北地区干旱缺水,为了缓解该地区的缺水问题,我国先后在西北建设了长距离输水工程,如:引大入秦工程、引洮工程以及景电工程等。然而位于此地区的输水隧洞在流冰期输水过程中,经常受到水介质中不同流速、压缩强度以及厚度流冰的撞击作用,导致输水隧洞衬砌产生裂缝或者表层剥落等破坏,对输水隧洞的衬砌结构安全以及长期的供水效率方面存在着严重影响,使工程的安全运营期缩短,影响工程的整体使用寿命。因此,为了研究该地区中小型流冰对输水隧洞衬砌的撞击作用,以引大入秦工程盘道岭37#隧洞为研究对象,对不同工况下流冰与输水隧洞的正面撞击进行探究。通过理论基础、有限元仿真以及室内模型试验结合的研究思路,综合探索了水介质中冰-砼碰撞的过程,主要对以下三个方面进行了深入的研究:（1）阐明流冰撞击输水隧洞的基础理论,包括显示时间积分原理,接触碰撞算法与类型以及流固耦合算法等理论基础。验证本文所建立的有限元模型,采用弹性力学、接触力学理论、质量守恒、能量守恒以及动量守恒定理对线弹性球体流冰撞击输水隧洞进行理论分析与计算,并将计算结果与软件Matlab、LS-DYNA的数值模拟结果进行对比研究。其次,根据LS-DYNA计算结果分析流冰撞击面积与撞击力之间的关系,与国际规范ISO19906（石油与天然气工业-北极近海结构）中冰与结构撞击的标准规律曲线对照分析,核验有限元模型的完备性。（2）以引大入秦工程中的盘道岭37#输水隧洞为例,充分考虑水介质与空气介质对于流冰的影响作用,建立流固耦合有限元模型。流冰与隧洞衬砌材料模型采用具有破碎效果的弹塑性模型来进行模拟,使其更加贴近真实的碰撞场景。利用LS-DYNA有限元软件研究了西北寒旱地区中小型流冰对输水隧洞撞击破坏的影响,LS-PrePost作为前后处理器完成结果文件的前后处理。探究了流冰速度、压缩强度以及流冰厚度工况对输水隧洞撞击的影响规律。（3）借鉴了大量相关参考文献中的试验模型,选用几何比尺为1:5的兰州交通大学水工模型试验室冰-砼碰撞测试试验台装置进行本次试验,进而验证数值模型结果。最终结果表明:当流冰速度逐渐增大时,流冰撞击力、撞击位移与其速度均展现为近似的线性关系;当流冰的压缩强度逐渐增大时,流冰撞击力、撞击位移与其压缩强度均展现为近似的对数函数关系;当流冰厚度逐渐增大时,流冰撞击力和位移相应的增大,但由于流冰厚度变化的同时,质量及体积也在发生变化,所以规律曲线拟合度较低,但总体来说两者都分别呈现出近似的多项式关系。综合分析本文所模拟的不同工况可以发现,水介质对于中小型流冰撞击隧洞衬砌过程有一定的影响,不可忽略,且“水垫效应”在碰撞过程中表现的较为明显。