随着城市化进程的不断加深,越来越多的人涌入城市经济中心,大量的人口流动造成了交通堵塞,城市地上交通资源日趋饱和。为了改善交通环境,充分利用空间资源,各大城市开始兴建地下轨道交通。盾构法施工以其风险小、干扰弱、进展快等多项优点备受工程师的青睐。盾构隧道开挖面稳定性对于保障隧道安全施工至关重要,在水下或富水地层中修建隧道时,渗透力是确定开挖面支护力的一个关键因素,天然岩土体水力参数的不确定性对开挖面附近渗透力具有较大的影响。针对这一问题,本文建立渗流影响下开挖面稳定性分析的随机数值极限分析方法,研究水力参数空间变异性对富水条件下盾构隧道开挖面稳定性的影响,为工程实践提供重要的理论基础及参考,主要研究内容如下:(1)结合拉丁超立方抽样、K-L级数展开、Nataf变换以及等概率变换准则,编写了可考虑多参数相关性的随机场离散程序,为后续研究水力参数空间变异性对盾构隧道开挖面附近渗流场的影响奠定基础。(2)使用Python语言编写后处理脚本对有限元分析软件ABAQUS进行二次开发,利用MATLAB工具箱使三者有效交互,自动完成多组隧道开挖模型的渗流场分析,研究渗透系数随机场控制参数以及外部因素对于隧道开挖渗流场的影响。研究结果表明,隧道开挖渗流场影响范围随着渗透系数变异系数的增大而增大;渗透系数自相关距离水平方向和竖直方向都趋于很大或很小时,自相关距离对于隧道开挖渗流场影响范围较小,当其中一个方向的自相关距离增大时,影响范围会随着增大的方向而产生同向的增大;当竖向与水平向渗透系数比为2时,隧道开挖渗流场随着渗透系数各向异性互相关系数的增大在竖直方向上的影响范围增大;随着渗透系数各向异性竖向与水平向比值增大,隧道开挖对竖直方向上的渗流场影响范围越大。(3)基于经典极限分析上限定理的对偶形式,结合二次锥形规划和相关非高斯参数随机场,建立了考虑水力参数空间变异性的随机上限分析方法,编制相关计算程序,计算数值算例并验证算法的正确性。结果表明,随机数值极限分析方法可以有效分析渗流影响下开挖面稳定性的变化规律,具有较高的计算效率。(4)基于随机数值极限分析方法,研究了渗透系数空间变异性对于富水地层盾构隧道开挖面稳定性的影响。结果表明,渗透系数变异系数、各向异性相关系数、各向异性比值的增大会使隧道开挖面极限支护力增大;开挖面极限支护力随着水平自相关距离的增大而减小,随着竖直自相关距离的增大而增大,并且竖直自相关距离相较于水平自相关距离对结果的影响更为明显;开挖面破坏范围随着变异系数,各项异性互相关系数、比值的增大而增大。