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盾构隧道在高水压粉细砂层施工过程中，施工方法不当极易引发涌水事故，而粉细砂细颗粒在渗流力的作用下易逐渐流失，造成渗流侵蚀事故。这些事故往往引起较大的地表沉降，导致隧道结构损伤甚至坍塌。但目前关于盾构隧道涌水或渗流侵蚀的研究较少，且未揭示其致灾机理。
本文利用有限元软件Abaqus建立了合理的数值模型，研究了盾构隧道施工期间开挖面涌水或管片间隙渗流侵蚀事故对地表沉降及结构损伤的影响，揭示了涌水或渗流侵蚀引发的结构损伤机理。首先利用文献中一系列实验结果验证了数值方法的可靠性；然后研究了开挖面涌水对地表沉降及管片损伤的影响；继而研究了隧道不同位置渗流侵蚀对地表沉降及结构损伤的影响；最后建立了渐进渗流侵蚀事故引起的结构损伤与管片位移参数的关系。主要研究内容及结果如下：
(1)通过对比施工现场与数值模型的地表沉降，验证了三维盾构隧道施工模拟方法的可靠性；利用计算效率高且收敛性较好的方法模拟了管片混凝土的损伤，数值与实验结果吻合较好；采用四种方法模拟了接头螺栓，模拟结果与管片接头破坏实验结果匹配较好；应用简化数值方法定性地模拟了渗流侵蚀过程，数值结果与渗流侵蚀实验基本吻合。
(2)研究了盾构隧道开挖面涌水对地表沉降以及管片损伤的影响，揭示了结构损伤机理，并提出了损伤控制措施。开挖面涌水使地表沉降明显增大，水平方向的卸载作用使得隧道拱腰处管片混凝土出现较大损伤。涌水量越大或土体侧压力系数越小时，管片损伤值越大；隧道开挖面水体补给越充分，管片混凝土损伤值越小。盾尾持续注浆能有效地缓解管片损伤。
(3)研究了渗流侵蚀对地表沉降以及结构损伤的影响，并厘清了不同侵蚀位置的结构损伤机理。渗流侵蚀现象导致地表沉降急剧增大，管片出现较大变形及损伤。当侵蚀现象位于隧道拱腰时，土拱效应及侵蚀区域的卸载作用使管片损伤值及接头变形较大；当渗流侵蚀位于拱顶或者拱底时，侵蚀区域的卸载作用导致管片整体发生上抬或者下沉；侵蚀区域拓展范围越大，结构响应越大；侵蚀土体的渗透系数增量越大，结构损伤越小。
(4)利用细致的接头螺栓模型，建立了渗流侵蚀过程引发的隧道结构损伤与管片位移参数的关系。纵向螺栓内力均可通过管片轴向偏移角表征，环向螺栓屈服数可通过管片平均竖向收敛率表征，最大管片混凝土损伤值可通过管片最大竖向收敛率表征。
本文利用有限元软件Abaqus建立了合理的数值模型，研究了盾构隧道施工期间开挖面涌水或管片间隙渗流侵蚀事故对地表沉降及结构损伤的影响，揭示了涌水或渗流侵蚀引发的结构损伤机理。首先利用文献中一系列实验结果验证了数值方法的可靠性；然后研究了开挖面涌水对地表沉降及管片损伤的影响；继而研究了隧道不同位置渗流侵蚀对地表沉降及结构损伤的影响；最后建立了渐进渗流侵蚀事故引起的结构损伤与管片位移参数的关系。主要研究内容及结果如下：
(1)通过对比施工现场与数值模型的地表沉降，验证了三维盾构隧道施工模拟方法的可靠性；利用计算效率高且收敛性较好的方法模拟了管片混凝土的损伤，数值与实验结果吻合较好；采用四种方法模拟了接头螺栓，模拟结果与管片接头破坏实验结果匹配较好；应用简化数值方法定性地模拟了渗流侵蚀过程，数值结果与渗流侵蚀实验基本吻合。
(2)研究了盾构隧道开挖面涌水对地表沉降以及管片损伤的影响，揭示了结构损伤机理，并提出了损伤控制措施。开挖面涌水使地表沉降明显增大，水平方向的卸载作用使得隧道拱腰处管片混凝土出现较大损伤。涌水量越大或土体侧压力系数越小时，管片损伤值越大；隧道开挖面水体补给越充分，管片混凝土损伤值越小。盾尾持续注浆能有效地缓解管片损伤。
(3)研究了渗流侵蚀对地表沉降以及结构损伤的影响，并厘清了不同侵蚀位置的结构损伤机理。渗流侵蚀现象导致地表沉降急剧增大，管片出现较大变形及损伤。当侵蚀现象位于隧道拱腰时，土拱效应及侵蚀区域的卸载作用使管片损伤值及接头变形较大；当渗流侵蚀位于拱顶或者拱底时，侵蚀区域的卸载作用导致管片整体发生上抬或者下沉；侵蚀区域拓展范围越大，结构响应越大；侵蚀土体的渗透系数增量越大，结构损伤越小。
(4)利用细致的接头螺栓模型，建立了渗流侵蚀过程引发的隧道结构损伤与管片位移参数的关系。纵向螺栓内力均可通过管片轴向偏移角表征，环向螺栓屈服数可通过管片平均竖向收敛率表征，最大管片混凝土损伤值可通过管片最大竖向收敛率表征。