盾构隧道倒塌通常会带来巨大的人员伤亡和经济损失。相关案例调查表明,大部分盾构隧道坍塌事故是由隧道衬砌局部失效引起的。然而,对盾构隧道局部损伤导致的渐进性坍塌机理和控制方法研究较少。基于上述问题,本文针对盾构隧道钢/球墨铸铁管片衬砌在可能引发结构破坏的静水压力和土压力两种外压作用下的坍塌机理和控制方法展开研究,重点分析隧道管片衬砌局部大变形(屈曲)的各类影响因素.通过介绍盾构隧道倒塌事故案例提出了研究意义的必要性。在此基础上,对有关盾构隧道倒塌的研究现状进行了总结,并得到了可用于后续分析的实际数据。根据盾构隧道衬砌的结构设计原理,建立了包含肋板、螺栓和接头板等能够反应钢/球墨铸铁管片实际情况的盾构隧道衬砌管环三维精细化模型,该模型可以充分考虑了材料非线性与几何非线性.首先,利用上述模型研究了单环衬砌在外压作用下的局部屈曲特征,研究过程中分析了高强螺栓和管片衬砌的受力情况和局部屈曲特性,并据此讨论了隧道衬砌局部破坏导致隧道坍塌的机理。其次,引入了包含6环衬砌管片的盾构隧道精细化模型以研究结构局部屈曲导致渐进性坍塌过程,并分析了螺栓接头刚度,土厚度和径厚比对衬砌结构屈曲的影响。计算结果表明,在外压荷载作用下,当所受荷载超过极限承载力时,盾构隧道衬砌结构将表现出不稳定的局部屈曲变形。此外,径向螺栓接头刚度对管片的屈曲特性具有显著影响。随着径向接头抗弯刚度和衬砌管片厚度的增大,结构在静力作用下的屈曲强度相应提高.最后,根据单环衬砌和多环衬砌的计算分析结果,提出了一种可用于控制局部屈曲导致盾构隧道渐进性坍塌破坏的主动控制方法,该方法的主要思路为考虑对已发生坍塌衬砌进行切割和替换,由此降低盾构隧道连续性坍塌可能造成的损伤。