隧道工程是岩土工程领域研究的热点之一,跨江、跨海等水下隧道的建设越来越常见。目前“堵水限排”模式渐渐成为水下隧道防排水模式的主流。“堵水限排”防排水模式给地下水提供了渗流路径,地下水将透过衬砌流入隧道排水通道从而形成渗流场,渗流场形成带来的关键工程问题是隧道渗流量和衬砌外水压力,隧道渗流量和衬砌外水压力的准确计算对于水下隧道的建设具有重要意义。目前为了简化计算,常将洞周土体当作渗透各向同性介质考虑,忽略了自然界土体多为渗透各向异性这一基本现实,少数考虑渗透各向异性的水下隧道渗流量和衬砌外水压力研究也未成体系。因此,本文从实际出发,综合采用理论解析、数值模拟等手段,对考虑洞周土体渗透各向异性的水下隧道渗流量及衬砌外水压力进行综合研究:研究内容包括:渗透各向异性、成层土、不良弱透水体、非圆形截面隧道、流固耦合等。主要研究成果如下:（1）考虑隧道洞周土体竖向和侧向渗透性差异,推导了渗透各向异性土体中水下圆形隧道渗流量和衬砌外水压力解析式。研究表明:忽略渗透各向异性将低估隧道渗流量和衬砌承受的水压力,尤其是渗透各向异性能改变浅埋隧道中水流的渗流路径,对浅埋隧道渗流量影响尤为显著。等水头模式下衬砌外水压力解析解与数值解更符合;等水压渗水模式在拱顶处的衬砌外水压力值因未考虑位势水头影响而与数值解存在一定的差异,且随土体渗透各向异性增强而增大。衬砌能够削弱渗透各向异性对渗流量和衬砌外水压力的影响,削弱能力随衬砌渗透性的降低和厚度的增加而增强。注浆圈能降低渗透各向异性的影响,当注浆圈渗透性是洞周土体渗透性的1/100以下时,一般可不考虑渗透各向异性对水下隧道渗流量和衬砌水压力的影响。（2）建立了考虑层状土体渗透各向异性的水下圆形隧道模型,推导了渗透各向异性层状土体中水下圆形隧道渗流量和衬砌外水压力解析式,从隧道渗流量的角度研究了弱透水层对水下隧道渗流场的影响。研究表明,弱透水层存在时,即使在较小厚度下也会大大降低隧道渗流量。因此,若水下隧道洞周介质中存在软黏土等弱透水层,应该重视其对隧道渗流场的影响。（3）针对非圆形水下隧道,综合采用坐标变换、保角映射、复变函数最优化技术推导了渗透各向异性土体中水下非圆形隧道渗流量及衬砌外水压力解析式,为考虑渗透各向异性的任意形状水下隧道解析研究提供一种通用方法。通过对比发现,本文法相比于等效周长和等效面积法更准确,与数值模拟结果更符合,考虑渗透各向异性对于准确计算隧道渗流量和衬砌外水压力具有重要意义。（4）借助COMSOL数值模拟软件,考虑渗流场和应力场之间的耦合作用,阐释了COMSOL流固耦合计算理论,分析了隧道截面形状、土体渗透各向异性对地表沉降、衬砌水压力、隧道渗流量的影响。研究表明:隧道截面形状会对隧道应力场和渗流场产生影响,矩形隧道地表沉降和渗流量最大,圆形隧道地表沉降和渗流量最小。隧道截面形状能够影响渗流场中孔压分布,矩形和直墙曲拱形隧道在突出角点部位存在衬砌外水压力激增现象,需要引起注意。渗透各向异性能够改变地下水渗流路径,进而改变水头分布,对衬砌各部位外水压力和隧道渗流量影响较大,而对地表沉降影响相对较小,地表最大沉降随洞周土体渗透各向异性变化幅度有限。