随着黄土地区地铁建设的发展,难免遇到黄土湿陷等不良地质现象,黄土湿陷对工程危害较大,特别是对变形控制严格的地铁工程。目前已实施的《湿陷性黄土地区建筑规范》主要针对工业与民用建筑,未结合地铁地下工程的特点,所提相关标准并不适合地铁地下工程。因此,研究湿陷性黄土与地铁地下结构的相互作用机理具有重要的理论和应用价值。地铁结构和地层的变形规律及控制标准对地铁结构的设计和施工至关重要,特别的,湿陷性黄土地区地铁近接施工的变形控制值及地铁地下结构地基剩余湿陷量允许值尚无统一的标准,但其相关研究具有重要的工程实际意义。本文在总结已有工程经验及研究成果的基础上,通过资料调研、理论分析、模型试验、数值模拟等方法对湿陷性黄土地层与地铁地下结构相互作用机理及变形控制标准进行了研究,论文主要工作如下:(1)从工程角度研究黄土,分析了黄土的湿陷性质及影响因素,在整理试验资料的基础上,建立了能较为系统和全面地表述黄土湿陷性质、湿陷量、增湿减湿、前期受力的黄土湿陷机理模型。(2)根据黄土湿陷对地下结构产生的影响及破坏模式,叙述了湿陷性黄土地区地下结构灾变过程和结构产生变形、裂缝、渗水的原因,并从黄土湿陷变形机理角度对黄土湿陷诱发过程进行了论述。(3)认为地铁地下工程修建为地层的卸载过程,一般无需确定地基承载力及对其进行验算,对于湿陷性黄土地层尚需分层累计地铁地下结构地基湿陷量的计算值;结合地铁地下结构的特点,提出了适用于地铁地下结构湿陷性黄土地基的湿陷量计算方法及剩余湿陷量控制标准。(4)认识到被常规的室内土工试验及实际工程掩盖的黄土湿陷强度骤减产生的危害,在重视黄土饱水湿陷强度骤减的基础上,提出了黄土饱水湿陷瞬间强度指标类似于饱和软粘土不固结、不排水的试验指标,即在该状态下内摩擦角趋于零,抗剪强度全由粘聚力承担,且与周围压力无关,此时土的侧压力系数K趋于1。并通过实例分析,得出了侧压力系数K=1对地铁结构产生的影响。(5)基于上埋式涵管土压力理论,结合理论分析,提出了地铁区间隧道在其上覆及周围土层发生湿陷变形时,作用在隧道顶部的竖向土压力大于原来的竖向土压力,并对这个问题进行了实例分析,得出了相应的规律。(6)基于实际工程,分析了湿陷性黄土地层既有区间隧道在饱水湿陷瞬间的受力情况,并对地铁结构基底压力与地基承载力的关系进行了分析说明;通过数值模拟,研究了新建隧道在不同竖直净距、夹土体不同岩土参数下穿既有隧道的工况,得出了地层和既有隧道的响应规律,给出了保证既有线安全运营的新建盾构隧道和地表的变形控制标准。通过模拟不同水平净距工况下的基坑近接既有线结构施工,研究了既有线结构和地层的响应规律,提出了保证既有线安全运营的新建基坑围护结构变形控制标准。(7)采用土工离心模型试验手段,研究了湿陷性黄土地区新建地铁车站深基坑开挖时,围护结构边墙不同位移对已建地铁车站和地铁隧道的影响规律,提出保证既有线安全运营的新建基坑围护结构的变形控制标准;研究了湿陷性黄土地区新建地铁隧道在不同净距和不同地层损失率工况下正交下穿对既有地铁隧道的影响规律,提出保证既有线安全运营的新建隧道拱顶沉降控制标准;并将提出的变形控制标准与数值模拟提出的变形控制标准进行了对比验证。论文研究成果有助于丰富我国湿陷性黄土地区复杂环境下的地铁修筑技术,为后续类似工程提供重要参考。