随着我国经济建设的快速发展，将修建大量水底隧道、公路隧道及地铁。现有已运营隧道出现的纵向损坏及病害表明，地层随机分布状态及土体参数变异性对盾构隧道管片结构纵向影响很大，现有研究缺乏对管片结构纵向力学性态分析。利用工程地质钻孔数据，研究纵向地层的随机分布状态，提出地层及土体随机分布概率计算方法，建立场地概率分析模型；应用随机场理论，计算地层分布状态转移概率，建立隧道纵向地层转移状态模拟方法；进行室内模型试验研究，分析纵向地层随机分布与土体参数变异对管片结构纵向力学性态影响，建立考虑地层变异的盾构隧道管片结构纵向力学计算模型；结合上海盾构隧道现场调研，分析导致管片结构纵向损坏类型及失效模式，讨论各风险因素并计算其影响重要度，综合考虑管片结构的安全、经济及技术等指标，建立管片结构安全等级标准。本研究可为软土盾构隧道管片结构纵向力学分析及设计理论提供科学依据，具有重要的理论意义和工程实用价值。 2100433B

利用大量软土盾构隧道的现场实测资料，分析隧道纵向变形规律及机理；利用室内相似模拟实验，建立土体与隧道结构共同作用的纵向变形性态模型；借助反分析原理，求解纵向不同土性的地基反力系统以及管片结构环纵向接头力学参数；分析不同土性、纵向变形及不同接头形式对隧道结构内力的影响及范围，提出隧道纵向设计的系统方法，完善隧道设计规范。 2100433B

建造在富水软土地层中的盾构隧道，渗漏水是诱发隧道长期沉降和变形，进而影响其结构安全的关键因素之一。由于软土盾构隧道注浆层和隧道渗漏非均匀性的影响，使隧道周围地层不同区域孔隙水压力发展规律、土层变形机理存在差异，在隧道和土层共同作用下，隧道结构性态发展规律也更加复杂。目前研究一般将其简化为隧道和土层均匀渗流条件下的固结问题，忽略了注浆层和隧道渗漏非均匀性复杂渗漏条件的影响，不能合理反映隧道结构性态的发展。因此，综合考虑注浆层和隧道渗漏非均匀性的复杂渗漏条件的影响，以渗漏水对隧道结构安全影响为目标，首先通过试验揭示注浆层对盾构隧道渗漏水发展的影响规律；提出隧道-注浆层-地层耦合条件下隧道渗漏模拟方法，揭示复杂渗漏条件下隧道变形的发展规律；提出隧道结构性态评价指标，研究隧道变形对隧道结构性态的影响，揭示隧道结构性态演化规律，提出隧道结构性态控制标准和控制方法。为运营盾构隧道结构安全提供依据。