随着我国城市轨道交通建设规模不断增大,岩溶地区修建盾构隧道项目逐渐增多,岩溶地区隐伏型土洞对运营期隧道结构的受力变形影响以及在列车循环动力荷载作用下隧道基底沉降的安全问题已成为岩土工程师非常关注且迫切需要解决的一项课题。目前针对岩溶地区溶土洞对隧道施工稳定性影响的研究颇多,而针对岩溶地区盾构隧道附近一定范围内存在隐伏型土洞时,盾构隧道在运营期的动力响应、隧道结构的变形以及隧道基底出现了不均匀沉降的研究较缺乏。事实上,岩溶地区盾构隧道施工前的勘察技术的局限性,未能有效地把岩溶地区城市轨道交通沿线的所有溶土洞探测出来。此外,岩溶地质的土洞隐伏型特性以及隧道运营设计期限100年中岩溶地质的土洞可发育性,建成后的盾构隧道仍需考虑周边土洞给隧道运营带来的潜在风险。本文结合广州地铁2号线北延段岩溶地质,基于2号线隧道施工前岩溶地区勘察时有可能存在的未探明的溶土洞,制定了详细的隧道底部、侧边存在土洞的数值试验方案,采用三维有限元数值模拟手段对运营期地铁列车振动作用下盾构隧道周边存在隐伏型土洞大小及与隧道净距管片和地层的动力响应进行分析,再借助贝叶斯风险概率模型,对是否存在土洞发育进行预判;然后借鉴Peck公式思想推导土层缺失导致的沉降值,推导出岩溶地区发生不均匀沉降的预测公式,并结合监测点沉降数据,成果如下:(1)建立了三维有限元数值模型,利用人工激振函数模拟列车动力作用于铁轨,基于运营期盾构隧道管片结构的变形和应力状况,分析了列车振动作用下管片的动力响应。计算结果显示自重应力作用下和列车荷载作用下,应力均符合管片设计强度要求,但当土洞位于盾构隧道底部时,隧道结构竖向变形较大。本文根据三维有限元数值模型所得到的结果,总结了土洞大小、位置和土洞与隧道净距的安全距离。(2)利用贝叶斯风险概率模型对历史沉降数据进行识别,在更新新的沉降数据后,重新给予一个概率值。通过概率值与多年后的沉降数据对比,表明该模型具备较强的评判及预测能力,可以为岩溶地区不均匀沉降提供风险控制参考值,达到提前预判、提前排除风险,为城市轨道交通运营安全提供参考。(3)结合判定的土洞发育区间,采用经验拟合公式得出不排水条件下土体变形和排水固结,再通过Peck公式变形,建立不均匀沉降区间土体缺失的时程分析函数,通过积分求得土体缺失体积,并拟合该区间土体缺失体积随城市轨道交通运营时间变化后,确定某一年的土体缺失体积,从而预测该不均匀区间因土层缺失所导致的最大沉降量,由于土层缺失会放大变形及固结沉降,则根据三维有限元数值模拟确定的扩大系数,修正变形与固结沉降,土层缺失所引起的沉降与修正后的变形与固结沉降相加,得到最终沉降值,再与实际监测数据进行对比,证明该预测模型是有效的。