城市轨道交通规划中,越来越多的浅埋盾构隧道投入建设,针对隧道施工过程对周边环境产生的不利影响,隧道开挖面稳定性问题被广泛关注。因此,为维持盾构隧道的平稳推进,确定合理的开挖面支护力及失稳模式是十分必要的。本文针对不排水黏土地层浅埋盾构隧道开挖的稳定性问题,基于球形地层损失模型及其三维位移场,提出考虑开挖面的任意失稳范围及局部建筑荷载作用的计算方法,研究了开挖面必要支护压力和地层失稳模式,以及隧道深-径比和地层重度-强度比等参数的影响。主要研究内容及结论如下:(1)通过将Pinto三维地层损失-位移模型与Peck经验位移模型进行比较,研究了不同连续位移场的特点,并对地层损失-位移模型进行改进,得到适应于隧道开挖面前方及以上土体的位移模型。(2)基于给定机动许可速度场,通过点的运动方程,得到对应点的运动轨迹,并实现对开挖面前方失稳范围的搜索,引入开挖面失稳范围参数,提出考虑开挖面失稳范围的三维地层失稳机制。(3)通过改变失稳范围参数及隧道深-径比,研究发现本文失稳模式下,隧道开挖面前方地层的失稳范围随着开挖面失稳范围的增大而增大;给定失稳范围参数时,失稳土体范围随着隧道深-径比的增大而增大,且不断向前推移;当开挖面的失稳范围较小时,维持稳定所需要的开挖面支护压力较大,但对于一般的开挖面失稳范围情况,开挖面支护压力基本不变。(4)基于给定的失稳范围参数,研究地层物理参数对必要支护力的影响,其他参数不变时,地层失稳范围随着隧道深-径比、地层重度-强度比的增大而增大,开挖面支护压力线性增大。(5)基于给定的失稳范围参数,考虑局部建筑荷载对必要支护力的影响,将局部建筑荷载作用引入上界极限分析中,研究了局部均布荷载参数及桩基荷载参数对必要支护力的影响;通过有限元模拟分析局部均布荷载大小及位置对必要支护力及地层失稳模式的影响。