以贵阳轨道交通一号线为背景,采用现场调研、理论分析、物理模型试验和数值模拟试验,对山区城市隧道轨道采用悬臂掘进机施工的不同工法进行分析研究。主要研究工作如下:1.分析了国内外悬臂掘进机施工优缺点,研究了悬臂掘进机的开挖机理以及存在的问题。2.研究山区城市轨道交通隧道不同施工工法的适应性,并为后续物理模型试验和数值模拟方法提出施工工法评价指标。3.通过剪切实验、三轴实验、环刀实验、动弹仪测试实验测试模拟材料的物理力学性质参数,进行配合比设计。按重晶石粉、石英砂、凡士林质量比为12:5.5:1的配合比的类岩石模拟隧道围岩。以水、石膏粉、重晶石粉质量比为1:1.7:0.2的材料模拟隧道初期支护。4.进行了不同施工工法的隧道物理模型试验和数值模拟试验。主要监测围岩的应力、地表沉降、隧道掌子面的水平和竖向位移,计算围岩抗剪切安全系数,分析隧道围岩塑性区大小对围岩稳定影响。5.综合分析物理模型试验和数值模拟结果,研究山区城市隧道轨道采用悬臂掘进机施工不同工法力学特性。6.研究不同工法施工对隧道围岩扰动。研究结果显示三台阶施工对围岩的扰动较小。