成都地区砂卵石地层分布广泛,相较于一般地层,砂卵石地层性质特殊,在盾构施工中更容易出现较大的地层变形,造成地面沉降,严重时发生大面积坍塌。目前,关于砂卵石地层在盾构施工条件下地层变形的研究仍处于基础阶段,还不能完全解决实践中出现的问题。本文在成都地铁建设已有资料上,以成都地铁4号线西延线为基础,对砂卵石地层的地层特性进行总结,对盾构施工条件下砂卵石层的变形机理进行分析、研究。本论文的主要研究内容和成果如下：1、成都地区砂卵石地层成因由上更新冲洪积成因至中更新冰碛、冰水堆积、冲洪积成因逐渐转换为晚更新世冰水～流水堆积成因,直至现代的河流阶地～河漫滩成因；砂卵石层主要分布于平原部分,大多数厚度13～27米,最大厚度可超30米,埋深1～3米,最大埋深可超7米。横向上,由北西向南东,砂卵石层埋深由小到大,含泥量由少到多,砂卵石比由小到大。纵向上砂卵石地层自老到新,风化程度渐减弱；卵石层密实度及承压力随深度增加。2、对研究区砂卵石层地层特性研究发现,砂卵石地层为非连续级配地层,粒径大于20mm质量占比在55%～90%之间,在地层组份中占绝对比重。研究区砂卵石形态特征差异不大,主要呈球状或椭球状,表面光滑摩擦系数小。砂卵石的排列方式为叠瓦式排列,粒径从东到西越来越大,卵石圆度、球度表现为从西到东越来越好。漂石的总体分布特征表现为：从西向东含量逐渐降低,由浅至深粒径逐渐增大。区间漂石含量均在0.75%以上,主要集中在深度10m～30m。漂石的平均天然抗压强度为157Mpa,抗荷能力强。砂层透镜体在区间分布较为均匀,级配较好,颗粒间含水量的变化是其液化流失的主要诱因。3、研究区砂卵石层工程地质特性整体较差；砂卵石层在盾构情况下的地层稳定性很差,地层互层情况严重(大粒径差,地层互层,砂、卵石互层),使得不同层地层工程特性不一。开挖面不同区域差异较大,造成开挖面稳定性降低；砂卵石层自稳性差,在受到外力扰动的情况下,会出现区域性掉块、垮塌,地层结构不稳定。4、通过对盾构的施工原理和地层盾构施工过程中响应情况的分析,得出砂卵石地层变形的主要原因是地层损失,并分析了地层损失的组成,得到了砂卵石层地层变形规律。5、针对砂卵石层离散性大、基本没有粘聚力、整体强度低单体强度高等显著特性,本文选用颗粒离散元法(PFC2D)对砂卵石层在盾构开挖过程中的变形情况进行模拟,得出了盾构施工时砂卵石层的变形情况、应力变化情况；同时还对砂卵石地层结构、漂石、砂层透镜体对地层变形的影响情况进行了模拟。6、结合砂卵石地层变形分析和数值模拟,确定了盾构施工过程中控制地层变形的关键控制区域为一拱形区域,位于隧道上部,厚度为0.5D(D为隧道直径),其横向范围由沉降槽宽度(W)及隧道中线埋深(H)决定。