研究首先针对富水砂层中修建的隧道发生的各类涌砂塌方事故展开调查，分析事故原因，总结塌方规律。然后采用有限差分软件FLAC3D建立三维数值模型，结合掌子面稳定的两个参数：掌子面挤出变形和极限约束压力，分析在不同水位压力和不同渗透系数条件下水的渗流对隧道掌子面稳定性的影响；接着开展多组土工试验，配置不同含水率的砂层进行直剪实验，得到粘聚力和内摩擦角两个强度参数，分析砂层含水率对砂层力学参数的影响，并将得到的强度参数输入到三维数值模型中进行力学计算，研究含水率对掌子面稳定性的影响，同时采用PFC3D软件建立颗粒离散元模型，综合采用新意法理论、摩尔库伦准则等理论及其指标，分析不同工法下，隧道掌子面变形规律特征，对掌子面稳定性进行评价，在评价结果的基础上，对隧道超前核心土体采取加固措施并评估加固效果。最后，进行三维模型试验，分析现场监控量测数据，对理论分析和数值计算结果进行验证，并得到最终结论。
