以我国城市地铁区间盾构隧道为背景,探讨了土压平衡式盾构施工对地层的扰动机理,采用Φ800mm 土压平衡式模型盾构掘进系统,对土压平衡盾构的动态掘进过程进行全程模拟,主要分析了盾构掘进对砂土地层位移的影响。同时,采用颗粒离散元数值方法分别从地层损失对地层位移的影响及掌子面稳定性两个方面进行了研究,主要工作与研究成果如下:1.采用Φ800m 土压平衡式模型盾构掘进系统对砂土地层进行了掘削面开挖、出土、盾构机推进、管片拼装全过程的室内掘进试验,对地表及地中位移进行量测,得到了地表和地中横纵向沉降规律。2.采用颗粒离散元数值方法建立双轴试验模型,对砂土宏观参数和模型细观参数的关系进行标定,针对不同的地层损失建立颗粒离散元模型,得到了不同的地层损失对砂土地层的位移及应力的影响规律。在此基础上根据模型试验的地层最终沉降量,采用Peck公式进行反演得到地表沉降槽宽度系数及地层损失量,并根据模型试验中四个断面的地层损失量等效为盾尾间隙,最后针对盾尾间隙建立离散元模型得到地表沉降槽并与模型试验地表沉降曲线进行对比。3.采用伺服控制机制针对不同的地应力条件下盾构掌子面稳定性进行了分析,通过设定不同的掌子面支护应力比,分析了不同的盾构掌子面支护应力对开挖面变形及地表沉隆的影响,在此基础上提出了维持盾构掌子面稳定的合理支护应力比。