TBM穿越深埋破碎带等不良地层时存在卡机的风险，目前针对TBM施工卡机预防控制措施的研究比较单一。本文以深圳6号线大浪站~石岩站区间羊台山隧道为背景，对TBM掘进过程中受扰动破碎带围岩与TBM护盾之间相互作用及卡机原理进行研究，采用有限元软件建立了TBM卡机预测数值计算模型，分析TBM掘进过程中破碎带宽度、倾角及盾尾回填参数等因素对TBM卡机的影响。研究了扩挖量、护盾长度及减摩剂等措施对于预防TBM卡机效果的影响，为实际工程TBM卡机预防控制措施给出理论依据和建议。主要研究内容及成果如下：
　　(1)通过对隧道收敛约束法分析，明确了TBM卡机主要是受扰动围岩与TBM护盾的接触-挤压-摩擦相互作用所致，并提出了同时考虑TBM护盾沿轴向和环向的摩阻力计算公式。基于现场TBM技术参数，得到了本工程中TBM发生卡机的阈值为45.2MPa，并建立了TBM卡机触发条件和卡机状态判断标准，构成TBM卡机预测分析方法。
　　(2)采用有限元软件建立了TBM卡机预测计算模型，得到了TBM刚进入断层破碎带围岩时，对于掌子面前方的扰动范围约为L/3~L/2(L为TBM护盾长度)，护盾区域受扰动围岩的竖向位移由刀盘向盾尾呈现先增大后减小趋势。护盾挤压应力沿轴向由刀盘至盾尾先增大后减小的分布规律，沿环向由顶部至底部先减小后增大，护盾所受摩阻力为60.6MPa，存在卡机风险。
　　(3)通过分析不同破碎带宽度和倾角对TBM卡机的影响，得到TBM从开始到完全进入断层破碎带的整个推进过程TBM护盾的最大挤压应力、接触范围和摩阻力都随着TBM进入破碎带围岩距离的增加而增大，但摩阻力的增长速率会减小，因此施工中可通过TBM牵引力的变化，为TBM是否进入不良地层预警。盾尾中风化岩对破碎围岩的约束范围为6m~12m。掘进方向与断层破碎带之间夹角为90°时TBM护盾受到围岩挤压产生的摩阻力最大。
　　(4)通过分析盾尾回填层参数对TBM卡机影响，得到盾尾回填层对破碎带围岩应力具有转移作用，TBM护盾所受的摩阻力随着回填层弹性模量的增大而减小，验证了有限元模型建立管片和回填层的必要性。在实际施工中提高回填豆砾石的密实度和加快浆液的凝结时间有利于预防TBM卡机。
　　(5)对单一采用不同扩挖间隙对预防TBM卡机效果进行分析，明确了增大扩挖间隙可以有效的减小护盾与护盾区域围岩的相互作用，预防TBM发生卡机。扩挖间隙为5cm时，护盾所受摩阻力较扩挖2cm情况减小了36.6%；扩挖间隙为7cm时，摩阻力减小了69.3%；扩挖间隙为10cm，围岩与护盾不发生接触，护盾所受摩阻力为0MN。
　　(6)考虑到扩挖间隙增大会造成施工成本增加及对增大周边线路运营风险等不利影响，因此分析扩挖间隙分别结合减摩剂、停机时间护盾长度对TBM卡机影响：1)TBM在推进过程采用扩挖和减摩剂两种控制措施比单一采用扩挖时所受的摩阻力减少了40%以上，减摩剂多采用高浓度膨润土浆液；2)随着TBM停机时间的增加，护盾所受的摩阻力增大。但是采用扩挖后，TBM允许停机时间会增大，扩挖量为5cm，允许的最长停机时间为4天；3)护盾所受的摩阻力随着护盾长度的减小而减小，但是护盾长度减小会增大管片荷载。因此结合扩挖间隙，将护盾分阶梯设计，前盾预留空隙为2cm，尾盾预留空隙为5cm时，会比同样长度单一扩挖2cm情况摩阻力减小28.6%。