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随着中国水下盾构隧道建设的快速发展,其衬砌结构灾、病害问题日益凸显,严重影响隧道的安全运行和寿命。虽然国内外在水下盾构隧道施工、设计方面积累了许多成果和经验,但较少考虑盾构施工期因素的影响,且由于中国水下盾构隧道赋存地层变化和地下水渗流影响明显的复杂特征,使得水下盾构隧道修建仍存在一定的风险。鉴于此,本文将围绕水下无压圆形隧道渗流场解析分析、考虑渗透力影响的Terzaghi松动土压力修正计算、水下盾构隧道施工过程模拟方法、水下盾构隧道施工期衬砌结构外水压力演化规律以及与广深港客运线狮子洋隧道和珠机城际客运线横琴隧道现场监测结果对比和验证等五部分内容,采用现场监测、理论分析和数值模拟等相结合的方法展开研究,最后提出了考虑施工期渗流作用的水下盾构隧道衬砌外荷载评价方法,主要工作及研究成果如下: (1)在分析水下隧道渗流场排水边界条件的基础上,构建了两种常用水下隧道渗流场计算模型,推导了四种排水条件下隧道渗流场解析公式,提出了一种水下隧道渗流场扰动影响边界范围的确定方法。 (2)建立了水下盾构隧道施工过程数值模拟方法,并探讨分析了水下盾构隧道施工期衬砌外水压力分布特征及其主要影响因素。 (3)通过对不同地层、不同盾构工法条件下的三维模拟分析,揭示了水下盾构隧道施工期衬砌外水压力演化规律,建立了隧顶衬砌外水压力与施工速度、开挖面水头、地下水位、舱内土体舱位高度等关键控制因子的函数表达式,提出了考虑施工扰动影响的衬砌外水压计算方法。 (4)基于滑动门模型,推导出了隧顶侧向土压力系数修正计算公式和考虑渗流力影响下的修正Terzaghi松弛土压力计算公式,进一步提出了考虑水下盾构隧道施工期渗流影响的衬砌外荷载评价方法。