盾构法作为隧道的一种施工工艺,已成为近年来城市地铁施工采用的主要手段。同时在采用盾构法修建城市地铁等地下结构时,如何预测和控制因土层开挖造成的地表沉降,保持掌子面的稳定性,是盾构法施工时的一个重要问题。为此,本论文通过对广州地铁某盾构施工段的测量结果并结合有限元模拟,对盾构法施工时引起的地表沉降、地层变化规律以及掌子面稳定性进行了研究,并得出以下主要结论：1.本文运用Plaxis有限元计算软件对盾构隧道开挖过程进行了模拟,模型考虑了盾构施工时掌子面推力、盾构与周围土体的摩擦、盾尾间隙等因素,得到的结果与实测结果基本吻合。2.通过现场实测数据与模拟数据的对比,盾构隧道开挖引起的横向土层沉降的影响范围是30m左右处,最大沉降发生在隧道轴线处。3.在土层的纵向沉降方面,当刀盘面进入一倍盾构外径范围内时,土层的纵向位移地层沉降开始明显增加,掌子面通过后,地层沉降增幅显著提高,并在二倍盾构直径之后开始逐渐减小,且渐趋于稳定。盾构通过和盾尾脱出阶段,地表沉降值和沉降速率都较大。4.本文研究了砂土地层中掌子面失稳破坏机理,并运用极限平衡法和数值模拟的方法,提出了合适于广州地铁某施工段地质情况的掌子面最小推力和最大推力,同时本文基于正交试验设计,研究了隧道埋深、隧道直径、掌子面推力、盾构掘进尺寸、砂土内摩擦角五种因素对盾构隧道掌子面稳定性的影响规律。