传统的隧道开挖,依靠人工、爆破等方式将岩体破碎后,再将碎渣运出隧道,根据围岩条件的不同,进行支护和衬砌。但如面对深长隧道,传统的矿山爆破法将会面临施工速度慢、劳动强度高、安全保障低等问题,与此相对应,全面隧道掘进机(Tunnel,Boring Machine,简称TBM)的出现,使得隧道的机械化施工成为可能。目前应用TBM掘进开挖的项目越来越多。但同时产生的问题也越来越多。由于隧洞的埋深加大,地质条件也越来越多样化,不良地质条件会越来越多,这些地质条件对TBM掘进的影响极大,轻者影响了TBM掘进效率,拖慢工程进度,增加工程成本,严重时会导致机器卡死在岩体中,导致刀盘或护盾被损毁。本文以双护盾TBM为例,结合尼泊尔巴瑞巴贝引水隧洞(BBDMP)工程,分析双护盾TBM在不同地质条件下的掘进方式,深入研究了双护盾TBM掘进过程中的力学响应,阐明了双护盾TBM动态掘进过程的数值模型实现过程,探明了不同掘进模式下的TBM护盾被卡的判断标准,主要研究内容与成果如下:(1)结合以往TBM工程对比分析了双护盾TBM在不同地层条件下的掘进模式,对前护盾、后护盾、撑靴盾、豆砾石、管片、围岩等结构的空间位置关系进行研究。(2)分析了在泥岩和砂岩地层中掘进时的力学响应。在考虑了护盾与围岩之间的不均匀间隙、TBM推进参数(扭矩和推力)、豆砾石层和管片、撑靴盾提供的支撑力等因素的基础上,建立双护盾TBM两种不同掘进模式下的全动态施工数值模型,对围岩位移、塑性区分布、管片内力进行了详细探讨。(3)研究遍布节理模型的几何参数和力学参数,建立二维平面节理边坡模型验证该节理模型的有效性。基于尼泊尔BBDMP引水隧洞的巴瑞断裂带中的发育节理形态,建立双护盾TBM穿越断层破碎带区域的力学数值模型,分析了节理组对双护盾TBM掘进的影响。(4)分析隧洞开挖围岩LDP曲线分布规律,基于LDP曲线分析地层与TBM之间的相互作用机制;提出双护盾TBM掘进过程中的卡机判断的必要条件和充分条件,基于数值计算的结果探讨尼泊尔BBDMP引水隧洞掘进过程中的卡机事故出现的可能性。