21世纪初,伴随着我国地铁隧道建设的高速发展,大量人力、财力和物力投入到地铁隧道的建设中。在城区中修建地铁隧道对安全性有极高的要求,传统的安全系数法虽然能在一定程度上反映工程的安全性,但无法考虑变量的随机性,可靠度分析方法可以考虑变量的不确定性和随机性,在评价工程的安全性中具有重要意义。本文对几种常用的可靠度分析方法的基本原理进行了介绍,分析了几种方法在工程应用中的优缺点以及子集模拟法在解决小失效概率问题上的优越性,并将子集模拟法应用于地铁隧道可靠性分析中,主要工作如下:1.针对传统子集模拟法的不足,引入了一种改进方法,并对功能函数阀值处存在相等情况时的子集模拟法,提供了一种解决思路。2.提出了基于随机有限元法、支持向量机和子集模拟法三者结合的可靠度分析方法,发挥支持向量机的小样本学习能力,解决了子集模拟法在初始样本点少时的计算不准确问题,并用经典算例与传统的方法进行了对比,验证了其准确性和应用的可行性,可以作为样本点不足时分析地铁隧道的可靠度方法。3.以徐州地铁3号线为工程背景,用ANSYS进行建模,使用新提出的方法和传统方法分别计算了衬砌单元的失效概率,并进行了对比。同时,考虑了两种参数变异性对隧道衬砌单元失效概率的影响:考虑了土层参数的空间变异性对衬砌单元失效概率的影响,与不考虑土体参数的空间变异性时衬砌单元的失效概率相比存在较大差别,因此在实际工程中需考虑土体参数的空间变异性;考虑了混凝土强度随时间的变化对衬砌单元失效概率的影响,随着时间的增长,衬砌单元的失效概率整体呈增大趋势。最后从衬砌单元失效概率的计算结果中可以看出,拱顶、拱底和拱肩处的失效概率较大,需要对这些部位加强监测。