随着我国地下空间的大规模开发利用,盾构隧道工程的环境条件越来越复杂,施工中出现了诸多问题,其中较为突出的是支护压力不足造成的开挖面失稳及地层变形过大。特别是近年来我国水下盾构隧道工程快速发展,由于覆土厚度一般较浅、水压较大,开挖面稳定难以控制,稍有不慎就有可能发生开挖面坍塌和水体倒灌等事故。因此,研究高水压条件下盾构隧道开挖面失稳风险具有现实意义。本文结合南京地铁10号线江心洲站～中间风井区间过江隧道工程,通过理论分析、数值模拟以及现场调查和实测等方法,对高水压条件下砂土地层中泥水盾构隧道施工过程中的开挖面稳定性相关问题进行了研究,主要工作和研究成果包括以下几个方面：(1)利用Handy拱效应理论和Mohr-Coulomb准则得出了失稳土体形状的计算方法,失稳土体形状类似贝壳形。基于极限平衡分析理论建立了盾构隧道开挖面稳定性分析模型,并将模型的计算结果与其他理论分析方法、离心试验以及数值模拟分析的结果进行了对比。提出了可用于指导施工的开挖面支护压力极限值工程参考图。(2)利用FLAC3D有限差分程序计算了高水压条件下砂土地层中大直径泥水盾构隧道开挖面支护压力极限值,分析了砂土内摩擦角、黏聚力、弹性模量、隧道埋深、直径、水位等因素对开挖面支护压力的影响,研究了失稳破坏模式以及失稳过程中土压力的变化规律。结果表明,高水压条件下开挖面支护压力极限值比无水压时增大约一个量级。(3)借鉴W. Kent Muhlbauer提出的在管道风险管理领域应用广泛的肯特法的基本思想,对泥水盾构隧道开挖面失稳风险进行了分析,将风险因素分为地质指数、隧道指数、设计指数、施工指数等项,建立了风险评估模型。修改肯特法中相关指数的评分准则,采用风险指数先相加、再与后果系数相乘的算法计算相对风险评估值,得分越高,风险越大。(4)结合南京地铁10号线江心洲站～中间风井区间过江隧道工程,利用本文建立的泥水盾构隧道开挖面失稳风险评估模型,选取了开挖面失稳风险相对较大和较小的2个典型断面进行了开挖面失稳风险评估,并根据评估结果分析了导致事故发生的主要风险因素,给出了在施工过程中对盾构施工参数进行有针对性的动态调整的建议。