随着哈尔滨地铁的不断建设,哈尔滨地铁二号线一期工程冰雪大世界站至世茂大道站盾构区间已竣工,该区间是哈尔滨地铁建设中首段穿越松花江的盾构区间,也是哈尔滨市首条过江隧道。江底盾构覆土厚度浅,且地质为中细沙层,施工江底击穿风险极大,对盾构机开挖时掌子面稳定和地层沉降控制的技术要求极高。因此,本文依托哈尔滨地铁二号线工程,采用室内试验、理论分析与数值模拟的方法,对松花江砂土力学性能及不同施工参数对隧道周围砂土力学状态的影响展开了分析。研究成果可为富水砂层中盾构隧道施工提供建议,为施工参数的选取提供参考。本文主要研究内容与重要成果如下:(1)完成松花江砂土的基本土性试验,得到松花江砂土不均匀系数、曲率系数、最小干密度、最大干密度、土粒比重等指标。利用常规三轴试验系统,完成松花江饱和砂土三轴固结排水试验、三轴固结不排水试验和等向固结?回弹?再固结试验,获得饱和砂的临界状态剪应力比、压缩指数和回弹指数等力学参数。(2)针对Asaoka等提出的上负荷面剑桥模型,编写ABAQUS自定义材料属性UMAT子程序,通过对固结不排水试验的模拟,验证子程序的正确性,并针对模型中的参数展开了参数敏感性分析。发现用上负荷面剑桥模型和试验所测的模型参数,能较好的描述松花江砂土的应力应变关系。(3)针对哈尔滨地铁二号线典型断面,建立考虑孔隙水压力和分步开挖过程的双线隧道泥水平衡盾构施工力学分析三维数值模型,并通过与监测数据的对比验证了模型的正确性。揭示开挖过程中隧道周围土体应力、位移及孔压变化规律,明确了不同施工参数对掌子面稳定性的影响。