根据国家政策的实施,城市化进程在不断加快,这也促进了地下轨道交通网的完善。但是,随着地铁修建数量的增大,再加上我国地形地貌复杂,在线路规划时,不可避免的需要穿越河流、湖泊和海洋等富水地层。由于在整个施工过程中,地下高水压和水源的不断补给,造成了在施工过程中可能出现较大的风险,特别是在砂卵石地层中,因为其具有高渗透性和低粘聚力,易出现涌水和隧道渗漏水等问题。所以,针对富水砂卵石地层中隧道施工的安全性问题进行研究是十分必要的。以兰州地铁一号线迎门滩—马滩区间黄河段为研究背景,通过有限差分软件建立数值模型,通过理论分析和正交试验等方法,分析研究了不考虑渗流作用时,不同土仓压力下地层及结构的响应规律,并对比分析了有无渗流作用时,盾构开挖过程中对地层及结构的影响,重点研究了不同因素的改变对于盾构施工过程中地层及结构的变形受力特性。主要研究工作如下:（1）对于渗流的基本概念及原理进行了总结和归纳,并根据渗流形式的不同,总结了产生原因和计算公式,最后,论述了砂卵石地层中的渗流计算理论。（2）分析了在不考虑渗流作用时,土仓压力改变对于地层及结构变形的影响规律,发现土仓压力一定范围的增大,将减小地表沉降量和拱顶变形量,但对于拱底隆起量影响较小。并对比分析了有无渗流作用下,盾构施工时位移场及应力场的响应规律,盾构开挖结束后,考虑渗流作用时相较于不考虑渗流作用时,地表沉降、拱顶沉降及周边收敛分别增大了49%、61%和51%。并根据莫尔圆原理推断出,考虑渗流作用下拱底易达到屈服强度而破坏。（3）通过数值模拟建立多种工况,对比隧道埋深及水头高度改变时,盾构开挖时渗流场、位移场、应力场及塑性区的响应规律,结果表明:1)在固定水头高度时,衬砌外孔隙水压力分布由大到小为:拱腰>拱底>拱顶,并且隧道埋深增大,隧道外孔隙水压力、地层横向位移和管片变形也随之增大,地表沉降呈“V”形分布,水平位移呈“双弓”形分布,周边收敛最大值出现在拱腰处。管片轴力值由大到小为:拱腰>拱肩>拱脚>拱顶>拱底。隧道及周边围岩受剪切破坏。2)在固定隧道埋深时,当水头高度增大,孔隙水压力消散量也相对增大,每增大2m水头高度,孔隙水压力约消散31k Pa～35k Pa,并且塑性区范围不断增大,拱腰和拱脚处发展明显。（4）采用数值模拟手段,以正交试验为基准,研究盾构下穿河流段过程中对安全性影响最大的因素,发现开挖间隔、等代层厚度和土仓压力对地表沉降均有显著影响,对地层横向位移影响最大因素是土仓压力,对管片弯矩影响最大的因素是开挖间隔。在实际施工时,应根据现场实际情况,合理选择施加的土仓压力值,以保证隧道施工安全。