顶力是顶管工程设计的重要依据,是工作井布置、中继间布置、千斤顶选型和后靠背等设计中必须考虑的重要参数。顶力计算一直是顶管工程设计中的难点,合理的计算顶力对于整个顶管工程有着重要的意义。针对这一问题,论文从影响顶力主要因素着手,分别对沈阳地区砂土地层宏细观物理力学性状、顶管掌子面支护压力、顶管顶进摩阻力和顶管顶力传递机制等方面进行了研究,在此基础上提出适用于沈阳地区砂土地层的顶管顶力计算方法。通过室内和现场试验,研究了沈阳地区砂土地层的物理力学性状,使用改进的直剪仪研究了混凝土顶管和钢顶管与砂土、淤泥质土以及浆土混合液之间的摩擦特性。论文将计算掌子面支护压力的仓筒楔形体模型分成楔形体和楔形体顶部柱体两部分进行分析。改进了顶管拱顶扰动土体范围,提出了适用于砂土地层深埋顶管拱顶(仓筒模型中楔形体顶部)竖向土压力计算方法。随后,论文修正了楔形体形状,提出了同时考虑三维土拱效应、顶管埋深情况和刀盘仰角的顶管掌子面支护压力计算方法。针对顶管管节间木质垫片和液压垫片两种情况,研究了轴心和偏心受压过程管节间顶力传递机制。基于长距离顶管呈波形前进假设,提出了偏移对顶力影响函数fk,研究了管节张角和顶管最大偏角对fk的影响。提出了采用颗粒流理论(PFC2D)确定级配颗粒二维孔隙率的方法。标定了沈阳地区砂土地层细观物理力学参数,采用颗粒流理论(PFC2D)建立顶管开挖支护模型,提出了考虑砂土细观物理力学性状的顶管摩阻力的计算方法。综合以上研究,论文提出了沈阳地区砂土地层顶管顶力计算方法,将该方法应用到沈阳地区砂土地层4个顶管工程实例中,结果表明:本文方法的计算结果与顶力监测数据吻合较好,能够反映顶力的变化范围,具有广泛的应用前景。