随着我国城市化发展,城市密集度不断提高,城市空间的利用问题受到重视,为缓解地面交通压力,地下空间的开发成为城市建设的全新方向,地铁建设也越来越符合城市建设的需要。在地铁隧道建设中盾构法因扰动小和安全性高被广泛应用。随着技术的进步,隧道断面的直径开始朝着大断面的方向发展,施工过程中面临复合地层这样的地质条件,盾构法施工过程中如何在复杂地质条件下保证盾构开挖面稳定性是盾构隧道施工的核心问题之一。本文以盾构开挖面稳定性控制为主要研究对象,依托武汉某地铁盾构隧道工程,通过理论分析和建模仿真研究土体不确定性条件下复合地层盾构隧道开挖面稳定性控制流程,取得了一定理论价值和工程意义的研究进展,主要研究成果如下:1、总结盾构施工的开挖面稳定性的基本原理,分析了盾构开挖面稳定性状态演变过程,考虑土体的不确定性情况,基于极限分析法的上限定理构建了复合地层开挖面失稳螺旋破坏模型并结合可靠度理论通过MATLAB编程计算程序得到各级可靠度指标下极限支护压力值。2、分析盾构推力控制系统的组成,通过对盾构机液压推进系统的基本原理的研究和简化,得到其各个元件的传递函数并建立以液压流量为输入,盾构推进压力为输出,开挖面外部压力为外部负载模块的盾构推力控制系统数学模型。充分考虑盾构机的工作环境特点,设计出模糊PID控制算法对PID算法进行优化提升并通过仿真验证,得出所设计的盾构推力控制算法可以更好满足盾构推力控制系统的要求。极限支护压力解的计算过程与盾构推力控制仿真模型结合形成的一整套盾构开挖面稳定性控制流程可以确保掘进过程安全进行和有效控制,对保障复合地层盾构工程施工安全有重大意义。