射流侵蚀土体有着广泛的工程应用，在海洋石油工业中，它被用来海底开沟埋设管线。海底油气管线是海洋石油工业的重要组成部分，可以快速连续并且低成本的运输油气，因此得到快速发展，越来越多的管线需要埋设在海底。在油气管线运营期间，波浪、船舶锚泊、海洋工程作业以及渔业活动等均有可能对其造成破坏，为了保护海底油气管线需要将其埋设在海底一定深度，这项工作主要由海底开沟机来完成。冲射式开沟机运动部件少，功能可靠，被广泛应用在世界各地的管线埋设当中。由于射流与土体相互作用机理复杂，海底作业环境恶劣，射流开沟深度的预测一直是开沟机设计中难点。因此研究射流与土体的作用机理有着重要的工程意义。　　本文通过实验方法对移动射流和硬粘土的相互作用进行研究。实验中的关键参数都进行了变化，包括喷嘴直径、喷射压力、喷嘴移动速度和土体剪切强度。测试中制作了一套喷嘴来测试喷嘴直径的影响，分别是9mm、12mm、16mm；喷射压力由射流系统来控制，实验压力从2bar到6bar；喷嘴的移动速度由喷嘴移动系统控制，速度从7cm/s到28cm/s；实验土体是通过人工配制粘土来提供，人造土体由普通粘土和水泥混合配制而成，通过调节水泥含量来控制土体的剪切强度，共配制两种剪切强度的土体，其十字板剪切强度分别是60 kPa和90 kPa。　　实验发现沟槽的横剖面为水滴形，上部较窄，底部较宽，接近喷嘴的部分宽度约为2-3倍喷嘴直径，底部为3-5倍喷嘴直径。沟槽侧面向内倾斜约15°，侧面粗糙不平。横剖面的形状和关键参数有关，当喷嘴移动速度增大时，开沟深度变浅，截面短而宽，接近水滴形，当喷嘴移动速度减小时，开沟深度变大，横截面窄而长。　　移动射流侵蚀过程中与土体交界面为弧形曲线，射流土体交界面方程可以用关键参数描述。弧线上任何一点的侵蚀速度和喷嘴移动速度存在一个正弦关系。弧线的形状和射流开沟关键参数有关。在喷嘴出口处，交界面与土体表面夹角为90度，侵蚀速度等于喷嘴前进速度，在最大破土深度处，交界面与射流初始射流方向垂直，与土体原表面夹角0度，侵蚀速度为0。当喷嘴直径、喷冲压力增大时，交界面曲线的曲率变小，曲线趋于平直；当喷嘴移动速度增大、土体剪切强度增加时，交界面曲线曲率变大，曲线更弯曲。　　移动射流开沟效率与关键参数相关。当采用大直径喷嘴、低喷射压力时，单位功率的开沟深度随着喷嘴直径增大而增大。因此采用大直径低喷射压力的开沟机效率更高。　　当将射流开沟深度通过喷嘴直径进行无量纲化处理后，在喷冲压力、土体强度、喷嘴移动速度保持不变时，开沟深度与喷嘴直径符合几何相似关系。因此通过小直径喷嘴的实验可以预测大直径喷嘴的开沟深度。根据此结论，提出了一种预测大直径喷嘴开沟深度的实验预测方法，并成功指导了一种新型射流开沟机—非接触式控流开沟机的设计定型。　　移动射流粘性土中开沟的破土机理是射流壁面剪切力对土体的剪切破坏。利用粘性土的侵蚀模型可以合理的解释射流开沟的过程。移动射流开沟的关键因素可以总结为喷嘴直径、射流速度、喷嘴移动速度、土体侵蚀临界剪切强度和侵蚀系数。移动射流的开沟深度与喷嘴直径、射流速度、土体侵蚀系数正相关，与喷嘴移动速度和土体临界剪切强度负相关。　　根据壁面射流表面剪切应力分布、射流土体交界面曲线方程和粘土的侵蚀方程，建立了一种预测开沟深度的方法。利用这种方法将工程上可能用到的关键参数组合进行了计算，并将计算结果整理成图。在给定喷嘴直径、喷冲压力、喷嘴移动速度、土体剪切强度和开沟深度五个参数中的四个时，可以查图求出剩下的一个参数。