随着城市的不断发展,世界上各个城市的交通建设越来越多地采用盾构法来施工隧道。然而很多软土盾构隧道的长期沉降问题也十分突出。长期沉降引发的对隧道结构、接头防水、隧道正常运营产生的影响愈为严重。因此,如何预测盾构隧道的长期沉降成为确保地铁安全运营中急需解决的问题。影响软土盾构隧道长期沉降的因素有很多,包括由于盾构施工引起的隧道周围土体中的超孔隙水压力大小及分布、衬砌的渗透性、列车对周围土体的振动破坏以及软土的应力—应变时效性等。但目前相关的理论研究还滞后于工程实践。本文将采用解析和数值模拟的方法,对盾构隧道的长期性态展开系统、深入的研究,以揭示和掌握衬砌半渗透性、土体的固结和流变对隧道内力和变形的影响规律。主要工作如下:1.考虑衬砌半渗透条件下,提出了处于饱和粘弹性土体中隧道的固结解析解。根据三单元流变模型和太沙基—伦杜立克固结理论,建立衬砌半渗透条件下的超孔隙水压力的控制方程。由此确定在求解域上任意位置上任意时刻的超孔隙水压力以及体积应变。最终从体积应变中分离出竖向应变,在压缩层中对其进行积分即可得到隧道的沉降量。2.利用解析解对上海地铁一号线的长期沉降进行预测。预测沉降值和实测数据存在一定偏差,但较好地反映了其沉降规律。同时也对衬砌和土体的渗透系数、土体的粘滞系数对长期沉降的影响进行了分析。3.利用有限差分程序—FLAC,对盾构隧道的长期沉降进行了数值模拟。程序中选用弹粘塑性本构模型,考虑土体的分层,耦合了比奥固结理论进行计算。计算中记入隧道施工和运营的多工况的特点,对隧道长期力学性态进行了数值模拟。4.将数值模拟的结果与解析解结果、实测值进行对比,表明数值模拟方法较好地反映了隧道长期沉降的发展规律。对参数对长期沉降的影响进行了分析,再与解析方法对比,指出两者的差异,给予了合理的解释。文中的两种方法均得到了验证,为隧道的设计计算和工程实践提供了技术支撑。