城市轨道交通系统在促进城市经济和社会可持续发展、缓解城市交通拥堵等方面发挥着十分重要的作用。随着城市轨道交通系统的快速发展,对地铁隧道施工技术尤其是盾构隧道施工技术的改进和研究也越来越重要。开挖面稳定是保证盾构安全施工的关键环节,尤其是在高渗透性的圆砾地层,泥浆成膜困难,开挖面稳定难以控制,因此研究圆砾地层泥水平衡盾构泥浆渗透成膜特性及开挖面稳定性问题很有现实意义。本文依托南宁地铁3号线泥水盾构穿越圆砾地层施工工程,通过理论分析、泥浆渗透试验、盾构模型试验和数值模拟相结合的方法,对圆砾地层工程地质风险、圆砾地层泥浆渗透成膜特性、泥水盾构开挖面稳定性等进行了系统深入的研究。本文主要研究内容与成果如下:（1）基于实际工程情况,对圆砾地层泥水盾构施工方法及施工难点进行了分析。并根据模型试验相似理论,通过室内试验,配置了模型试验土体。（2）通过泥浆特性试验,获得了泥浆比重及粘度随泥浆内粘土、羧甲基纤维素钠（CMC）含量变化的规律;通过泥浆渗透成膜试验,探究了泥浆比重及粘度对泥浆渗透滤水量及泥膜形态与厚度的影响规律,并确定了圆砾地层泥浆渗透成膜的合理比重及粘度范围。（3）基于盾构掘进模型试验原理及目的,设计制作了一套盾构模拟掘进试验系统。该系统能够实现盾构推进、刀盘掘削土体、泥浆循环携碴等功能,且盾构推力、刀盘转速、泥浆舱压力可控,刀盘可更换,满足盾构模型掘进及开挖面稳定试验要求。（4）通过开展盾构掘进及开挖面稳定模型试验,分析了盾构掘进及开挖面主动破坏过程泥浆渗透情况、土体应力变化、地表沉降变化及开挖面破坏模式,对开挖面失稳区域与失稳阶段进行划分,并给出了圆砾地层泥水盾构施工适宜泥浆浓度范围。（5）利用有限差分软件FLAC3D对泥水盾构开挖面稳定性进行研究,结合模型试验结果对开挖面极限支护力比、地表沉降规律、土体应力变化规律等进行了对比分析,并对不同隧道埋深及土体参数等因素对开挖面稳定性的影响进行了研究。