目前,地下轨道交通建设已经成为解决城市交通拥堵、用地紧张和环境污染等问题的主要途径。盾构隧道施工技术广泛应用于地下轨道交通工程。软粘土地层中,盾构隧道建成后的地基沉降往往持续发展,严重时甚至影响其正常运营及安全性。从来源看,隧道自身掘进扰动、工后旁侧基坑和隧道开挖等因素是盾构隧道和地基工后沉降持续发展的主要原因。本文围绕软粘土地层施工扰动对盾构隧道和地基工后沉降影响展开了系统研究。首先,研究了扰动对软粘土压缩性和结构性影响规律;随后,分别探究了盾构自身掘进、旁侧基坑开挖影响和近距离平行隧道施工对盾构隧道和地基工后沉降的影响规律。研究成果为软粘土中盾构隧道和地基工后沉降控制提供参考。主要工作和研究成果如下:(1)考虑一维压缩e-logp曲线中附加孔隙比和屈服应力,提出了反映土体结构性强弱的结构性指数,即附加孔隙比(竖向有效应力的函数)在区间零至屈服应力上的积分。另外,归一化结构性指数得到了结构性参数。以杭州湘湖粘土为对象,研究了不同扰动程度对应的土体压缩性和结构性。结果表明,随着扰动程度提高,压缩指数、屈服应力和结构性参数均线性下降。研究还发现高塑性意味着强结构性和低压缩性。结合直剪快剪试验,发现以不排水抗剪强度确定的扰动度略高于基于结构性参数得到的扰动度。(2)提出了基于剪应变状态的土体扰动度评价方法。以宁波粘土、伦敦粘土和曼谷粘土为例,通过三维数值分析研究了盾构掘进引起的土体扰动规律。结果表明盾构掘进引起的宁波粘土和曼谷粘土地层扰动区形状为“眼睛”,而具有明显更大的侧向土压力系数的伦敦粘土中则形似“圆环”。拱底以下和拱顶以上近距离范围土体扰动度随距离增大线性降低,而拱腰外侧扰动度则呈指数衰减。通过上海外滩观光隧道案例说明基于剪应变和不排水抗剪强度得到的扰动度较接近。(3)基于原状土压缩曲线,提出了考虑扰动度大小的扰动土一维压缩曲线构建方法。建立了基于扰动土压缩曲线的地基工后沉降计算方法。针对宁波地铁2号线某区间,通过三维数值分析研究了盾构掘进引起的地层扰动规律。计算得到了与实测较吻合的地表工后沉降槽。获得了盾构掘进参数对地表和隧道工后沉降影响规律。结果表明,200%左右的盾尾注浆率和2.2-2.4倍静止侧向土水压力对应的开挖面支护力对控制隧道和地表工后沉降最有利。(4)以紧邻宁波地铁1号线某区间的深基坑工程为例,研究了旁侧基坑开挖对既有隧道影响规律及保护措施有效性。通过探究基坑围护结构、周围土体和隧道结构响应之间的联系,揭示了基坑-周围土体-隧道相互作用机理。结果表明,既有隧道抑制了基坑开挖引起的扰动区向外扩展。比较了分块开挖、土体加固及隔断墙等保护措施效果。分析发现,纵向分块开挖对控制基坑开挖引起的土体扰动区以及隧道内力和位移有明显作用。(5)基于Mair&Taylor(1993)提出的隧道周围土体径向位移塑性解,建立了隧道周围土体剪切模量确定方法。依托Chapman等(2007)的双线隧道施工模型试验结果,对比了第一条和第二条隧道施工分别引起的周围土体径向位移。进一步分析发现,第二条隧道施工引起靠近第一条隧道一侧的土体剪切模量发生衰减而另一侧则有所增加。结合轴扭耦合试验结果,发现主应力轴旋转是引起剪切模量改变和近距离双线隧道沉降槽存在差异的主要原因。