近年来,随着国家对基础建设的大力投入,全国各大型城市纷纷掀起的“地铁热”,而随着地铁越来越多的投入运营使用,地铁本身所存在的问题也越来越引起大众的重视。在地铁施工中,由于盾构机设备开挖作业方式不对、背后注浆压力不够等原因极易在衬砌背后留下空洞。空洞使衬砌受到不均匀的载荷,不能产生充分的地层反力,使原本主要承受压力的衬砌管片承受弯矩,从而大大影响衬砌结构的承载能力及结构本身的耐久性。这些空洞的存在往往使裂缝产生甚至失稳,这对地铁这种客流量大的载体产生很大的威胁。成都地铁1号及2号线盾构区间的修建过程中及修建完成后,在地表曾经发生多起地面空洞,其中一部分是由于地层本身存在溶洞等薄弱区域,另一方面是由于盾构开挖造成的土体损失引发的土体空洞效应。地铁施工本身所具有的优势如便捷、快速、经济等已经被其建成后的地面塌陷、房屋开裂等“空洞后遗症”所抵消。如何对盾构施工后留下的空洞进行有效判断,并可靠地进行处理,已经是摆在相关专业人士面前的急切问题了。目前,对岩溶空洞和煤矿采空区等引发空洞的研究文献较多,研究内容也比较深入；而针对盾构施工导致的随机地层空洞的研究较少,对地层空洞产生的机理的认识和研究尚属起步阶段,研究深度仍停留在经验类比和语言描述水平。本文主要以成都地铁2号线为背景,针对砂卵石地层特性,对盾构施工诱发的地层空洞的形成及演变机理进行研究,并寻找能够解决地层空洞的对策,论文主要完成了以下几方面的工作：1.通过地铁1、2号线的施工实践以及相关的地勘报告,得出了成都地区富水砂卵石的主要土体特性,并从砂卵石地层的土层特性出发,结合地铁施工实际,对盾构施工诱发滞后地层空洞的机理进行研究,得出了盾构开挖引起地层空洞的主要原因。2.通过文献得出了在不同地质条件下空洞形成后的受力机理,并在此基础上进行数学推导,得出了盾构在砂卵石地层中的临界埋深。3.采用离散元软件对砂卵石条件下不同尺寸、不同埋深的地层空洞的演化变形规律进行了系统分析,得出了空洞的演化变形规律。4.提出了地层空洞“预防为主,治理为辅”的处理原则,在分析盾构开挖过程的基础上提出了在盾构开挖前、开挖过程中、开挖后的预防控制措施。5.分析了目前几种空洞治理措施的不足,找出了地层空洞“久治不愈”的部分原因,并针对治理措施的不足提出了改良后的治理措施。6.通过对地铁2号线某盾构区间监测数据的分析,提出的Peck公式在成都砂卵石地层的适用性条件,通过反分析拟合得出成都地铁砂卵石地层的沉降参数分布,并提出一种地层损失量的计算方法。7.通过对目前地层空洞安全性判定方式的不足进行分析,提出了一种基于砂卵石地层空洞受力计算的地层空洞安全性判定法。