成都地区砂卵石地层离散型强、稳定性差、受力方式特殊,盾构施工引起的地层变形过程是典型的非连续介质问题。砂卵石地层施工中更易出现坍塌事故,目前对于砂卵石地层盾构隧道开挖面稳定性的研究较少,对其失稳机制的研究多参考砂土地层破坏机理,研究仍需深入。本文以成都地铁十七号线某区间盾构工程为工程背景,对其施工过程进行仿真模拟,分析开挖面破坏机理,为类似工程提供理论指导,具有一定的现实意义。论文主要进行了以下研究工作:1为模拟砂卵石地层的物理特性,本文使用PFC进行了三轴数值模拟实验,通过应力—应变曲线,分析模型微观参数对砂卵石地层宏观力学参数的影响,总结宏微观参数间的对应关系,实现了参数标定;2依据实际工程中盾构机机械原理和工作方式,建立了盾构机仿真模型,保证了刀盘掘进动作的合理性;编写PFC程序中盾构机掘进动作语言,使刀盘和螺旋出土器转动平动与实际相同,分析了刀具形式对地层扰动的影响;设置了地层模型和监测函数,实现了仿真过程可视化;3通过改变出土速率,持续增大支护力使大于最大支护力导致开挖面失稳或持续减小支护力使小于最小支护力导致开挖面失稳,分析失稳过程,找出开挖面两种情况下失稳的判别标准,并探讨了支护力的合理范围;4对不同埋深隧道开挖面破坏形状进行分析,探讨开挖面破坏的形状和地层变形范围,并对开挖面破坏后地层空洞发展过程展开分析,研究了开挖面失稳至地表陷落的发展过程;5对不同埋深隧道开挖面稳定状态下掘进时地表沉降值进行模拟并统计,探讨不同埋深下盾构过程对地表沉降的影响,验证了本文提出的开挖面破坏标准判定可行性;