开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁，而厘清开挖面失稳破坏全过程演化机理是制定灾害防控与大变形处治措施的前提。采用三维物质点法对气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制进行研究。对比盾构隧道开挖面稳定性模型试验与物质点模拟所得极限支护力、地表沉降以及地应力分布结果，验证物质点法模拟隧道开挖面失稳大变形的可行性。随后建立工程尺度气压辅助掘进盾构模型，探讨埋深、气压支护、刀盘开口型式对开挖面坍塌、地层变形响应及土拱动态演化的影响。研究结果表明：气压支护及刀盘可减缓坍塌速率与最终坍塌量，而较大埋深下早期坍塌速率更快；随着开挖面坍塌，地层协同变形并产生土拱，当土拱发育至地表附近并消散后，地表迅速发生塌陷。物质点法可动态捕捉气压辅助掘进盾构开挖面失稳破坏全过程特征，为类似工程灾后行为预测提供参考。
