土压平衡矩形顶管隧道的施工过程中，维持工作面的稳定对于确保施工的顺利进行，以及减少对周围环境的影响至关重要。目前对于工作面稳定性的研究还是基于圆形盾构隧道进行研究，而对于砂砾石地层条件下土压平衡矩形顶管法施工的工作面稳定性研究成果较少，仍处于经验探索阶段。本文结合内蒙古科技大学地下过街通道工程，采用理论分析、数值模拟、现场监控测量等手段，对砂砾石地层条件下矩形顶管工作面的主动和被动破坏规律进行了研究。同时，对顶管机刀盘不同区域堵塞的情况分别进行了数值模拟。得出以下结论：（1）基于前人提出的楔形体模型，将现场实测数据、数值模拟结果、以及解析模型进行对比，提出适用于预测包头地区砂砾石地层顶管施工的改进模型。该模型将传统筒仓模型的楔形改为梯形楔体，梯形楔体前部与矩形重合，比传统筒仓模型更加接近实际破坏形态。结果表明，解析模型与数值模拟计算得出的极限支护压力相吻合。（2）利用FLAC3D进行数值模拟，对砂土地层中工作面支护压力大小对隧道周围土体变形及工作面土体失稳破坏模式进行了研究。分析了矩形顶管施工中工作面变形与破坏机理，认为工作面前方土体失稳破坏形状表现为梯形楔体和梯形棱柱的组合体。通过对支护应力比与工作面中心点处土体位移的关系进行分析，得出支护应力比为0.165时对应的支护压力为工作面土体的极限支护压力。（3）具体分析了工作面土体受不均匀应力时，工作面土体的变形与破坏规律。结果表明，在两个刀盘堵塞时对工作面土体的稳定性影响最不利，尤其是当1#和3#刀盘同时堵塞的情况下，正常运转部分支护应力比下降到0.19时，5#区域工作面位移迅速增加，土体发生失稳破坏。通过对刀盘不同堵塞情况进行分析，为顶进力不均匀时，工作面极限顶推力的确定，以及实际工程中的监控测量提供了理论依据。该研究成果可为未来砂砾石地层中矩形顶管的施工提供借鉴作用，将具有重要的工程实用价值及理论意义。