重庆市受“四山两江”的分隔,水资源分布较散,各供水组团间互联互通程度低,城市供水安全保障及应急能力弱。为提高重庆市供水安全的保障水平,需要规划建设相当规模的大直径城市供水隧洞。项目决定采用具有工期短、成本低、运营期间维护方便等特点的顶管法进行施工。西南地区以软、硬岩石和软弱夹层围岩为主,在顶管施工过程中,由于以炭质页岩为主的软岩区发生了较大的蠕变,围岩不断挤压超挖空间,管岩接触面积不断增大直至完全贴合,易发生卡管。本文以重庆市某工程1#无压隧洞2号管节卡管段的炭质页岩为研究对象,采用室内试验、理论分析和数值模拟相结合的研究方法对炭质页岩与混凝土管节间的接触力学行为进行了系统深入的研究。主要研究内容与成果如下:（1）开展了炭质页岩室内物理力学试验,获得了炭质页岩的物理性质参数和不同影响因素下的强度参数。基于试验结果,分析了节理面倾角、含水率和围压三种影响因素对炭质页岩强度的影响。揭示了炭质页岩的强度和破坏模式随节理面倾角的变化规律。使用层次分析法对节理面倾角、含水率和围压三种影响因素的影响权重进行了分析。（2）开展了炭质页岩不同节理倾角、不同含水率以及不同围压条件下的三轴压缩蠕变试验,结合数值试验的方法,探讨了炭质页岩节理倾角、含水率和围压等因素对其蠕变特性的影响规律。引入了非线性蠕变模型——Lubby2蠕变模型,并基于蠕变试验结果进行了蠕变参数识别。将蠕变模型参数和节理倾角、含水率、围压等影响因素进行拟合分析,建立了基于Lubby2蠕变模型的考虑不同影响因素的炭质页岩三轴压缩蠕变模型。（3）基于Flac3D有限差分软件,使用Interface接触面单元对炭质页岩的节理面进行模拟,将炭质页岩室内三轴压缩试验结果与模拟结果进行对比分析,验证了其适用性;使用Flac3D中的Fish语言将Burgers线性蠕变模型扩展为考虑不同影响因素的Lubby2非线性蠕变模型,并实现了在Flac3D中的应用,通过室内三轴压缩蠕变试验的结果对扩展的Lubby2蠕变模型进行了验证,为建立炭质页岩蠕变作用下管-岩接触力学特性数值模型奠定了基础。（4）开展了不同法向力和接触条件下的炭质页岩-混凝土管节室内直剪摩擦模型试验,探讨了不同接触条件下的法向力对摩擦系数的影响规律。基于接触面三角形突触摩擦系数模型,从微观的角度揭示了炭质页岩的摩擦作用机理。通过试验数据与理论模型的拟合分析,推导出了无接触介质干摩擦条件下和纯膨润土介质摩擦条件下的法向力与摩擦系数经验方程。（5）建立了炭质页岩蠕变作用下管岩接触力学特性数值模型,实现了管节与围岩从未接触到接触动态蠕变过程的模拟。结合现场实测数据,对现场卡管进行了重演分析并验证了该数值模型的适用性,揭示了顶管工程卡管的发生机理。分析了炭质页岩节理倾角、含水率和围压（埋深）等影响因素分别对管节围岩接触面积、管岩接触区平均应力、单根管节所需顶力和推动卡管4根管节所需要的总顶推力的影响规律,为解决顶管工程卡管问题、降低卡管风险提供了依据。