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摘要
随机介质理论在预测隧道开挖引起的地表沉降中应用广泛，但在赋存地下水的地层中，该理论不能完全反映地层变形机理，造成算出的理论结果与实际地表沉降往往存在一定的偏差。为了拓展随机介质理论的应用范围，本文依据地层变形机理，认为在富水地层中隧道开挖引起的沉降原因主要包括开挖扰动导致的地层损失，以及由于地下渗流导致的地层有效应力增加。因而，在传统随机介质理论的基础上，联合地下水渗流理论分别推导了由于隧道开挖扰动和地下渗流作用下的地表沉降理论解，再将两者叠加便得到了隧道在富水地层中的地表沉降值。通过将理论值与数值模拟结果对比，地表沉降曲线较为吻合，证明了所提方法的可靠性。另外，通过与工程案例对比，进一步验证了所提方法的正确性。研究发现，仅考虑隧道扰动或仅考虑地下渗流时，往往会低估隧道在富水地层中造成的沉降，而当两者结合时沉降曲线与数值结果较为接近；隧道开挖后，地表沉降在前期下降速率较快，而后期下降速度变化逐渐缓慢，直至沉降趋于稳定，这主要由于变形机理从地层扰动向渗流诱导转变所致。该研究成果可为隧道在富水地层中开挖时沉降预测和控制提供参考。
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