在TBM隧道施工中,由于其隧道衬砌管片采用预制块拼装而成,在施工中各预制块接缝间易出现破损和错台等现象,进而会导致隧道渗漏水等问题的发生,严重影响地铁隧道施工质量和后期运营安全。本文以重庆轨道环线TBM项目为依托,研究TBM掘进施工中管片的力学响应,分析在各施工因素作用下管片破损和错台的发生规律。首先对不均匀推力作用下管片纵向错台进行理论受力分析,然后通过建立三维非连续接触模型,研究施工过程中不同施工因素作用下管片的受力和变形特性。本文的主要研究如下:1.结合依托工程,分析管片施工过程中产生破损和错台的原因,并提出相应的控制措施;利用达朗贝尔原理对管片纵向错台进行理论分析,得出影响管片纵向错台的本质原因,并将理论分析用于实际工程计算。2.采用地层结构法,建立三维非连续接触模型,对比分析封顶块在不同拼装点位时管片的力学行为变化,主要研究了拼装点位在1点钟方向、2点钟方向、3点钟方向、4点钟方向和5点钟方向五个工况,得出相应管片错台和应力集中的分布规律,为施工中对拼装点位的选择提供一定参考依据。3.考虑施工中不同施工荷载条件下管片的力学响应。采用数值模拟的方法,通过分析不同千斤顶推力大小、千斤顶推力的角度、壁后注浆压力、豆砾石灌浆层填充范围、埋深大小等施工因素,得出TBM掘进过程中管片的变形和受力变化规律,推断出施工中影响管片破损和错台的因素。通过对施工过程中管片的力学行为进行理论分析和有限元分析,得出管片错台和破损的发展规律,避免施工过程中对管片质量控制的茫然性,以期对盾构(TBM)法施工中对管片的质量控制起到参考作用。