为了更好的研究在不同类型土质中进行土压平衡盾构隧道施工,人们开展了大量的研究,其中主要集中在研究隧道施工对隧道相关构件的影响。而在饱和土和非饱和土中进行土压平衡盾构隧道施工的相关研究尚未引起足够的重视。研究土压平衡盾构隧道施工对饱和土和非饱和土的影响是非常重要的,这显示了保持隧道完整性的不同结果。本文利用有限元分析软件Flac3D,研究了在饱和土和非饱和土中采用土压平衡盾构隧道施工对各组成部分的影响。在饱和土和非饱和土中通过建立三维模型模拟了土压平衡盾构隧道施工的重要组成部分(开挖面土压力、盾构倾向、环向注浆、注浆时间和管片安装等)。采用数值模拟方法模拟了盾构-土相互作用、时变尾孔注浆和三种隧道衬砌结构:连续无接缝管片、无旋转接缝管片(三维接缝结构)和旋转接缝管片。通过数值分析结果的比较,重点观察了地面沉降和衬砌在土壤中存在水时内力的主要特征。结果表明:1)水位的变化对轴力的分布及轴力的大小有显著影响。在孔隙压力和土壤饱和的情况下,轴力的分布在隧道衬砌中几乎是均匀的。2)由于土的有效应力的减少,在饱和土中开挖时的地表沉降要小于非饱和土。3)在饱和土中开挖会增加对盾构的地压,并且比非饱和土中开挖时压力提高约两倍。4)由于旋转接头对压缩的依赖性很强,因此管片的接头是衬砌的关键部分。换言之,对于足够的地基强度,饱和状态下的弯矩量要小于非饱和状态下的弯矩量。5)在非饱和土中开挖时,注浆硬化效应增加了隧道衬砌的挠曲刚度。6)在饱和土壤中钻孔,大部分流入隧道的都是从隧道工作面(恒定渗透率)完成的,这种流动和水的渗透导致水孔隙压力的降低。远离隧道面,水从壁的渗透减少,然后水孔隙压力增加。7)增加土壤中的水位会增加隧道表面的渗流,从而增加该部分的沉降.