该研究为2026届毕业研究生郭梓童的核心成果。郭梓童前期参与了模型试验系统的设计阶段，并全程参与了李建业博士的模型试验，在此基础上改进了试验装置的出渣系统，对试验设备的细部控制和参数采集进行了精度提升，而后设计了本研究的模型试验方案。本论文即郭梓童硕士论文的核心内容。

针对浅覆土条件（D/H=1/3，D为土体埋深，H为管节高度）下的始发施工过程开展试验。将始发施工过程划分为加固区破除与土体掘进两个阶段，采用素混凝土等材料模拟洞门加固段，通过在其不同顶推位置处主动设置机头管节的土压平衡状态，对前方地层的扰动响应规律进行分析；待顶管机掘进进入土体后，分析因精确控制的出土率失衡所诱发的始发端地层渐进破坏演化过程。

出土率失衡可诱发两种典型的破坏模式：相较于土压平衡工况（100%出土率），欠挖时（50%出土率），掌子面前方产生应力集中，引发显著隆起，同时出现水平斜向裂缝；超挖时（120%出土率），矩形顶管上方首先形成脱空区，进而产生垂直于掘进方向的横向张拉裂缝，最终导致地表塌陷。

该成果为浅覆土矩形顶管隧道始发段的施工控制与灾害防控提供理论依据。