随着城市建设快速发展,城市人口越来越多,城市规模不断扩大,建筑物越来越密集,地铁以其快捷、高效等优势在我国各大中城市兴起了建设高潮,不可避免地面临在已建地铁隧道附近新建基坑工程等问题。而滨海软工具有极强的结构性,大规模的地下空间开发必将造成一定范围内土体结构性的改变,土体结构性降低到一定程度后,其强度骤降,极易导致软土工程灾变。基坑施工极易导致邻近既有地铁隧道产生变形,而现有隧道多为盾构管片拼装而成,对变形十分敏感,如不及时预警并采取补救措施,极有可能造成隧道坍塌失稳。因而,本文主要针对滨海结构性软土力学特性劣化规律、软土地基基坑失稳分析以及软土结构性对基坑隧道关联影响展开研究。目前开展基坑开挖对邻近地铁隧道影响的离心模型试验研究主要基于砂土地基,涉及基坑失稳工况下既有隧道关联变形的试验研究尚未发现。本文工作主要通过超重力离心模型试验、室内单元体试验和数值模拟三种手段,首先开展超重力离心模型试验和数值模拟,初步分析软土地基中基坑开挖至失稳全过程中挡墙内力位移、坑外地表沉降及邻近地铁隧道变形等变化规律,及地基失稳土体剪切带的发展过程;随后为分析不同结构性软土地基中基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,针对宁波地区滨海软土开展室内单元体试验,研究不同结构性软土的压缩特性、应力-应变特性和强度特性,并采用扰动度进行评价;基于室内试验所得不同结构性软土的模型参数,通过数值分析不同扰动度软土地基中基坑开挖对挡墙位移、地表沉降及邻近地铁隧道内力和位移的影响规律,得到了如下结论:(1)开挖过程中软土基坑处于稳定阶段时,挡墙呈现为内凸变形,两侧地表呈现为凹槽型沉降形态,最大沉降点位于挡墙后0.5倍开挖深度附近。由于开挖卸荷土体主应力方向改变,两侧隧道产生向坑底方向的水平位移和拉伸变形,隧道离基坑越近,变形越大。(2)超挖后基坑发生踢脚破坏,土体中剪切带的发展过程可分为应变集中、应变局部化产生及扩展和剪切带贯穿三个阶段,且剪切带发展至隧道时间断,并产生10-15°的角度偏转后从隧道上另一点继续向地表扩展。(3)对于宁波地区粉质粘土,在重塑土中掺入2.0%水泥,其压缩特性、应力-应变特性及强度特性与原状土基本相似。在水泥掺量0%～2.0%范围内,随着重塑土中水泥掺量的增加,其压缩性指标与水泥含量线性相关,有效粘聚力呈指数增长,而有效内摩擦角无明显变化,土体扰动度与水泥掺量呈负线性相关。(4)随着软土地基扰动度逐渐增加,挡墙水平位移、地表沉降、隧道位移与最大弯矩急剧增大。当土体扰动度达到11%和36%时,地表沉降和挡墙水平位移将超过控制标准,而随土体扰动度增加,隧道绝对位移增长最快,当土体扰动度大于38%和39%时,隧道所受最大弯矩和绝对位移也将分别超过控制标准。(5)对比左右两侧不同位置隧道及基坑变形可知,基坑开挖过程中,挡墙水平位移、地表沉降和隧道位移受基坑与隧道距离影响。当隧道距离基坑较近时,隧道限制了周围土体位移而承受更大的弯矩,其位移也更大,其对应侧地表沉降和挡墙位移则相应减小。