隧道埋深与围岩的稳定性密切相关，对地表结构的安全性也具有显著影响。目前，隧道的稳定性分析主要集中在地表沉降方面，对不同埋深下拱顶变形响应和破坏机理的研究尚不充分。为此，以重庆长江隧道为原型，将熔融石英砂与二氧化硅粉结合，配置出一种透明软岩相似材料，在四种埋深下进行了透明土模型试验。通过粒子图像测速（PIV）技术获取软岩变形，研究了隧道开挖和地表荷载作用下拱顶的竖向位移和破坏模式。PIV分析结果表明，当埋深比C/D=1.5时，隧道开挖后拱顶变形逐渐延伸至地表，呈现出烟囱状的破坏模式。随着埋深的增加，变形等值线逐渐闭合，且由于拱效应可能诱发坍塌破坏。地表荷载作用下隧道变形进一步增加，并呈现出不同的破坏模式。当埋深比C/D=2时，初期的变形模式表现为荷载边缘与拱顶之间的倾斜贯穿，地表中心的变形较小。随着加载的进行，最大位移逐渐集中在隧道拱顶中心上方。当埋深增加到一定值时，地表荷载的影响可以忽略不计。此外，将数值模拟和Peck曲线与试验结果进行比较，显示出良好的一致性。隧道设计中适当增加埋深可以减少地表沉降，并且能有效降低对地表结构的不利影响，提高建筑物安全性。研究结果为优化埋深设计和进一步分析隧道拱顶稳定性提供了理论依据。
