土压平衡(Earth Pressure Balance ,EPB)式盾构是在盾构施工中较为普遍使用的一种隧道掘进专用工程机械。施工过程中,土压平衡盾构一般采用土舱压力控制确保开挖面的稳定。如果土舱压力不足,会引起前方地基沉降,发生开挖面的涌水或坍塌的危险就会增大;如果压力过大,又会引起刀盘扭矩或推力的增大而发生推进速度下降或喷涌等问题。因此,设置合理的施工土舱压力,提高盾构隧道在施工过程中的稳定性,对于控制地表沉降、提高掘进速度、降低掘进成本有着非常重要的意义。国内对土舱压力控制的研究成果尚不成熟,往往采用“滞后式”的土压纠正。通过预先设定土舱压力值,再根据实际施工情况,对土舱压力进行调整。这种滞后式的调整方法,往往不能及时控制地表的沉降,造成地表隆起或塌陷,对地表周围的建筑物造成很大的危险,工程质量无法达到预期目标。本文对土压平衡式盾构机土舱压力控制做了如下工作:1、通过对盾构模拟实验平台的三大液压系统进行研究,提出3种土压平衡的操作控制模式,为AMESim仿真研究打下基础。2、通过AMESim仿真软件分别搭建三种操作控制模式下的土压平衡控制模型,采用常规PID控制策略来实现土压平衡控制。在AMESim环境下进行仿真研究,仿真结果表明,常规PID控制能够实现对土仓压力平衡控制的要求,但常规PID控制算法需要较长的调整时间,响应特性较差。3、目前神经网络的兴起,可以充分逼近任意复杂的非线性关系,可以学习和自适应不知道或不确定的系统,盾构土压平衡控制系统存在非线性、时变性等不确定性因素,因此,应用神经网络对盾构机土压平衡进行控制可以达到实时控制的目的。建立基于BP神经网络的四输入两输出的土压平衡控制模型,使用Matlab7.0神经网络工具箱对其进行模拟和仿真,仿真结果得到满意效果。4、建立土压平衡盾构的数学模型,并在此基础上得到土压平衡盾构与其主要工作参数间的数学关系式。并通过盾构模拟实验平台的大型掘进实验,验证了土压平衡数学模型的正确性。为我国土压平衡式盾构机的设计和隧道掘进施工提供相关参考。