我国各地区城市化水平随着社会生产力快速发展和科学技术水平的不断进步而快速上升,城镇人口数量也在不断上升,人们对城市生活空间的需求越来越大。在开发地下空间的各类工程中,建设地铁项目可以减轻地上交通的巨大压力。随着大量地铁工程的建设施工与投入使用,研究地铁盾构隧道土体与管片结构体系的可靠度问题则可以对工程施工及运营期间的可靠性进行预测,提高工程质量并降低维修保养的费用。本文研究的主要内容是地铁盾构隧道施工端头土体和管片结构在施工及服役期间的可靠度问题。在考虑时间因素的影响后对盾构隧道管片结构的可靠度进行了研究,具体研究内容如下:1.根据本文所研究课题的相关背景,提出本文研究意义。通过对结构可靠度理论的研究,对影响地铁盾构隧道施工可靠度的因素进行分析,同时考虑时间因素的作用,对结构的时变可靠度问题进行研究。根据结构承载能力和正常使用这两种极限状态并结合混凝土碳化腐蚀的失效模式,建立盾构施工及隧道服役期内的5个功能函数Zi。2.对常用土体加固法的优缺点进行对比分析。以沈阳地铁某标段为研究背景,利用ABAQUS软件对盾构隧道穿越加固土体施工过程中土体与管片结构的受力和变形进行计算,结果表明,土体加固后,地表沉降量降低60%,拱顶沉降量降低56%,仰拱隆起值降低39%。通过设置加固土体不同的材料参数变化,重点分析隧道施工过程中土体位移变化,得到内摩擦角和弹性模量等参数的敏感度。通过计算及分析结果显示,在所研究加固土体的五个参数中内摩擦角的敏感度最大。3.考虑参数随机性后,联合应用MATLAB和ABAQUS两款软件,利用MATLAB软件中的拉丁超立方指令对本文所确定的26个随机变量进行随机抽样,编写接口函数利用抽样结果将ABAQUS模型中的基本变量替换,循环计算300次,得到不同变量下的地表最大沉降量、地表最大隆起等结果并带入相应的结构功能函数Z_i中进行计算,当Z_i<0时视为失效,统计失效次数并计算失效概率,最后查标准正态分布表进而得到相应的可靠度指标数值。盾构隧道服役过程中,在土体未加固区,隧道可靠度指标从4.09减低到2.88;在土体加固区,隧道可靠度指标从4.54降低到2.93。