随着我国城市公共交通的快速发展，北京和成都等地的盾构施工越来越多地穿越砂卵石地层。砂卵石地层结构松散、自稳能力差，若盾构开挖时掘进参数控制不当容易引起地层变形过大、开挖面失稳破坏等施工问题。本文针对北京砂卵石地层，采用室内试验、离散元模拟、模型试验等方法对刀盘切削扰动下土颗粒的运动传力特征进行研究，取得了以下的主要成果：
　　(1)基于筛分试验和大型三轴剪切试验得到砂卵石土体的级配特性和抗剪强度，建立了砂卵石颗粒的离散元模型，颗粒间接触关系采用Hertz-Mindlin接触模型。借助数值三轴模型，标定得到能够准确反映材料宏观力学特性的细观接触参数，为离散元仿真打好基础。
　　(2)建立了包含土箱、刀盘的大型离散元仿真模型，用对刀盘开口处颗粒施加支护力的方法代替了土舱和螺旋输送机的作用，模拟刀盘与砂卵石土体的动态交互作用。减小开挖面支护压力，通过对刀盘前方颗粒运动状态、地表位移、颗粒法向接触力等的研究获得极限支护压力和地层失稳演变规律，并与刀盘不布置刀具的极限情况进行对比。开挖面支护压力设定为水平静止土压力，研究盾构正常掘进时刀具数量和刀盘转速对土颗粒运动规律、刀盘所受扭矩和正面阻力的影响。
　　(3)制作了包括土箱、刀盘、土舱、螺旋输送机和盾构推进设备等的模型试验装置，采用从北京寄回来的砂卵石土，设定不同的盾构掘进速度和螺旋输送机转速进行试验，研究盾构开挖对地表位移和地中附加土压力的作用情况及不同掘进参数的影响规律，为今后类似的研究提供参考。