盾构法是一种高效、经济、安全的施工方法,在城市地铁建设中广为使用。由于城市施工环境复杂,盾构施工安全事故多有发生,其中由于开挖面失稳而导致的事故最为普遍,因而对开挖面稳定性的研究意义重大。目前,对开挖面失稳地层移动研究多集中于地层表面,本文使用人工合成透明土作为盾构模型土层、结合数字图像处理技术,采用PIVview2C软件对照片进行分析处理,对盾构开挖面失稳情况下内部地层移动规律、形态进行了可视化分析,主要内容如下：(1)设计采用熔融石英砂及浓度为59.8%的溴化钙合成透明土,对该土样进行了室内常规实验及直剪实验,证明了其与自然土性质的类似性。(2)分析了图像数字化的原理,如何采用激光散斑技术与PIV技术相结合,由CCD相机拍摄目标面,将得到的图像数字化并导入软件进行互相关计算的过程。(3)对试验结果进行了分析,得出了在三个不同埋径比(C/D=1、C/D=1.5、C/D=2)下横断面和纵断面的整体扰动形态,土层地表及内部各点水平位移、垂直位移规律,对土拱效应和松动土压力理论进行了分析。分析结果表明,在透明土地层盾构实验中,由于砂土土拱效应,在埋深大于1.25D时,土体变形不会发展到地表,浅埋时(C/D=1)符合太沙基松动土压力理论,整体扰动形态横断面类似裤衩形,纵断面类似三角形,深埋时(C/D>1.25)符合普氏理论,横断面扰动形态类似蛋形,纵断面扰动形态发展为烟囱状,深层土体沉降槽类似正态分布。纵断面垂直位移和水平位移相差不大,垂直位移最大值出现在盾构拱顶正前方0.3-0.7D之间,随盾构埋深的加大,垂直位移最大区域逐渐远离盾构开挖面。横断面以垂直位移为主,垂直位移最大值在盾构拱顶到拱顶以上0.5D之间,水平位移最大值出现在沉降槽反弯点附近,分布形态类似泊松分布。