该文将以能够反映时间对土体强度、变形影响的粘弹性和弹-粘塑性本构模型为基础,通过大量软粘土室内观测和试验,分别采用数值模型方法和解析方法对隧道的长期沉降进行模拟研究.该文对土体时效特性以及在此基础上对隧道长期沉降的预测的研究主要包括以下内容:1.作为粘弹性和弹-粘塑性模型建立的基础,该文首先对软粘土的应力-应变-时间关系进行了室内试验研究.室内试验在法国南特中央大学进行,采用该校先进的三轴和一维侧限压缩试验系统完成.三轴试验条件下分别进行了三轴不排水常应变速率试验、三轴排水常应力速率试验和三轴排水蠕变试验.一维压缩试验中除进行应力控制的常规分级加载试验外,还采用了应变控制的一维加载试验和一维蠕变试验.上述各试验进行以前,所有的试样都实施在k<,0>状态下固结.在室内试验结果的基础上,定量分析了土体的强度和变形时效特征与性态.2.为了能够模拟不同影响因素对隧道长期沉降的影响,该文利用修正剑桥模型和Perzyna流变理论体系建立了适应于不同应力水平的弹-粘塑性本构模型,并将其添加到南特中央大学有限元计算程序CESAR_LCPC之中,以实现对复杂工程问题的分析,强化和丰富了该大型分析程序的功能和内容.将所获计算结果与室内试验比较表明,该弹-粘塑性本构模型能够合理反映时间对软粘土强度和变形的影响,并且明显减少了计算所需的蠕变参数.3.充分发挥数值方法强大的模拟功能,对不同时段内隧道及其相邻土层的受力与变形特征进行了描述、再现和验证,计算中计入隧道施工和运营的多工况、多步骤的特点,着力揭示和分析隧道衬砌渗透性、盾构超挖、盾尾同步注浆、地面超载变化以及土体蠕变特性导致土体中超孔隙水压力、地表沉降和地层损失影响规律和量化标准,以此评价和预估隧道长期沉降趋势和量值,进而提出减小和预防隧道长期沉降的工程措施和优化建议.4.为了提供一种预测隧道长期沉降的简化计算方法,在室内蠕变试验基础上,提出采用Kelvin模型和弹簧串联组成的三单元粘弹性模型,并耦合Terzaghi一维固结理论,建立了能够反映超孔隙水压力消散影响的一维流变模型.通过和一维蠕变试验结果的对比分析发现,在蠕变应力水平较低的情况下,该粘弹性模型能够比较合理地反映土体的变形随时间的发展规律.在此模型基础上,采用解析方法对上海地铁1号线隧道的地表长期沉降进行了预测,得到地表长期沉降随随时间的发展规律.研究表明,采用该简化的粘弹性计算方法能够比较合理地估算隧道上方的地表沉降发生、发展规律.