随着我国大直径盾构技术的发展,越来越多的城市采用盾构隧道穿江越河、实现跨水域交通通道建设。然而,大直径盾构在穿越高水压、强透水圆砾地层施工时,大粒径圆砾在高水压条件下开挖面动态平衡状态难建立、并易受扰动失稳,同时,大断面盾构隧道施工期施工荷载变化较大、管片结构受力状态复杂,研究高水压、强透水圆砾地层大直径盾构隧道施工期开挖面的稳定及管片结构的安全性对于该类地层施工参数的选定和全断面强透水圆砾地层管片的优化设计具有重要意义。有鉴于此,本文依托常德沅江隧道工程,采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场测试等多种手段,研究强透水圆砾地层中大直径泥水盾构隧道施工期的力学行为。主要研究工作和结论包括:（1）采用有限差分法针对大直径泥水盾构下穿沅江粉细砂和圆砾两种典型地层开展流固耦合分析,研究了两种地层在不同泥浆压力支护比条件下开挖面的稳定性,通过分析开挖面前方渗流场、位移场和应力场在不同泥浆压力支护比下的变化规律,得到两种地层中泥水仓压力的建议阈值。（2）首次采用圆砾地层原样土开展了室内泥膜成形试验。采用现场盾构排出的地层颗粒,依据颗分试验结果配置而成的地层作为试验地层（后文简称原样土）;采用自主研发的室内大直径泥膜成形试验装置,有效削减了泥浆渗流过程中的边壁效应;采用实际施工所用泥浆配比。通过不同泥浆黏度泥浆在不同压力下的成膜特性,验证了通过流固耦合计算得到的圆砾地层泥水仓压力取值的正确性,探明了盾构制浆剂对泥浆性质的影响规律,得到了适用于常德沅江隧道圆砾地层的最佳泥浆配比。（3）开展现场测试试验研究了盾构穿越全断面圆砾地层时隧道埋深对管片结构受力的影响,得出了施工期管片环外水土压力、管片环向轴力和弯矩、管片纵向轴力和弯矩随时间变化规律。发现环外水土压力主要受到脱环和同步注浆的影响;而管片内力会依次受到顶推力、脱环、同步注浆压力的影响而发生变化。其中同步注浆对水压力和管片内力的影响最为显著,二者的最大值均出现在同步注浆期间。