本发明公开了一种基于镜像叠加理论海底隧道非线性渗流场分析方法，包括确定海底隧道开挖断面的地质条件，地质条件为海底隧道开挖断面位于均质地层内，将均质地层视作环向分布于海底隧道断面外围，并确定各均质地层至隧道断面中心的内/外径与各均质地层对应的渗透系数；将实际海底隧道与虚拟海底隧道进行势的叠加，形成海底隧道渗流场，对海底隧道渗流场计算获得围岩渗流场参数、注浆圈渗流参数与衬砌渗流参数；根据围岩渗流场、注浆圈渗流场以及衬砌渗流场参数，对海底隧道渗流场进行预测。解决了现有海底隧道渗流场，无法同时考虑注浆圈与衬砌非线性渗流时不同渗流情况下，对海底隧道非线性渗流场的预测，降低了海底隧道施工前后的安全性和适用性。