当地铁施工遇上了水系发展良好的黄土地层时,丰富的地下水系不仅加大了地铁的修建难度,还会出现造成突水、湿陷变形等复杂情况。近年来针对黄土隧道水分分布的研究主要聚焦在湿陷性黄土上,对不同入渗模式下黄土地铁隧道的结构响应研究依旧处于发展阶段。鉴于地下水对黄土地铁隧道的显著影响,通过室内模型模型试验和有限元多物理场耦合分析,对非饱和稳态入渗和优势通道入渗两种水环境下黄土地层的水分迁移及暗挖地铁隧道的结构响应进行研究,以期维护复杂水环境中进行黄土地铁隧道施工安全性并为后续相似工程提供理论参考。（1）通过对现有研究和典型工程案例系统总结,按照渗流过程将入渗模式分为非饱和稳态入渗和优势通道入渗。前者导致水分在自重作用下沿着地层中心线两侧由上及下呈椭圆灯泡状扩散,地表出现由内向外逐渐变浅的阶梯状沉降。后者浸润面呈上部窄、下部宽的不规则椭圆形或圆锥形,竖向浸润面呈倒扣的碗状。与非饱和入渗相比,后者因优势通道的贯通致使水分沿着优势通道和塌陷区快速运移,造成入渗点周围局部湿陷显著并具有明显的突发性和急促性。（2）通过开展黄土地铁隧道瞬态有压浸水模型试验实现优势通道入渗,结果表明:地表降雨浸润区主要沿地层竖向发展,而地层突涌水浸润区主要以突水点为中心沿其径向发展;入渗6小时后,衬砌浸润部位轴力和弯矩极速增大,整个突变过程持续2个小时。两种工况下隧道仰拱和右拱脚轴力、弯矩分别最大,为343.15 k Pa、572.22 k Pa;-58.07 k N·m、-75.32 k N·m。入渗早期水压力增长缓慢,随着入渗面水势间歇积聚而呈阶跃式增长,待运移通道发展完全后随即消散,整个入渗过程孔隙水持续波动。靠近入渗源的隧道围岩更容易促进运移通道发展,受优势通道形成和水分迁移的时效性影响,衬砌结构的内力变化时间滞后围岩孔隙水压力波动。优势通道入渗对隧道结构稳定性的影响以浸水6～8小时内的应力凸起波动段为主。（3）初步确定黄土围岩湿陷损伤方程定量表征地层强度模量随浸润时间的折减量。基于模型试验结果结合损伤演化方程开展优势通道入渗的数值模拟。研究发现,地表降雨下渗流浸润范围沿浅层土体竖向快速发展,逐渐形成浸润深度为25 m的“W”字形饱和浸润区,孔隙水压在浅层土中增幅显著,最大值位于隧道拱顶处达0.24MPa。而地层突水中,竖向、斜向和水平向优势通道,渗流饱和浸润区分别快速发展成为的倒“8”字形、的倒“钩”形和“矩”形分布三种情况,浸润深度分别为32 m、35 m和25 m。斜向运移通道斜向通道的产生对隧道两侧衬砌附加1.6 MPa的扭转作用,易使结构弯曲破裂而其余三种工况受力状态均呈外压内拉,应力量值分别介于-0.02～0.03MPa、-0.1～0.1MPa、-0.2～0.2MPa。可见,四种入渗工况下,不论是浸润范围还是应力的影响作用,斜向运移通道对隧道结构的危害最大,竖向运移通道次之,而地表降水对于隧道的上半幅区域尤其是拱顶区域影响明显。（4）依托实际工程通过数值分析动态模拟非饱和稳态入渗下,地铁隧道的暗挖施工和降水过程。地层进行降水浸润后,拱腰处孔隙水压力水平影响区域宽度最大为39.5m;地层土经浸水后承载强度和渗透系数的差异导致地土体孔隙水压力等值线产生一定的波动,仰拱处孔隙水压力竖向影响深度最大为2.47m。隧道的开挖及支护造成水分运移路径由拱顶向下演变为流向基底净空侧,水分的浸润淤积造成地铁隧道拱脚和基底位置的孔隙水压力增幅最为显著。（5）非饱和入渗下隧道施工阶段结构最大主应力分布规律为拱顶＞拱肩＞拱腰＞拱脚＞拱底。稳态降水浸润后隧道衬砌各特征点的主应力变化幅度为拱腰＞拱脚＞拱肩＞仰拱＞拱顶,就应力增量而言非饱和入渗对隧道拱脚和仰拱的影响更大。水囊的壅积造成隧道仰拱区域不均匀变形,仰拱和拱脚的差异沉降对拱底产生附加扭矩造成隧道下半幅衬砌结构应力区变化较大。