随着我国城市基础设施建设的迅速发展，盾构施工法作为一种安全高效的隧道施工法在城市地下铁道、地下管线等隧道工程中得到了极为广泛的应用。而其中土压平衡式盾构又以其技术及经济上的优越性，在盾构法施工中占有绝对的优势地位，成为城市地下工程施工技术的主流。目前，城市地铁盾构法施工还存在一系列的问题需要解决，如盾构法施工对周围环境的影响、施工参数之间的匹配性等问题。而盾构法施工是一个连续、动态的过程，针对上述问题，采用盾构机在地层中掘进的方法进行研究是最有效的。经过分析比较，对于盾构机掘进的研究，相比于其它研究手段，模型试验有其独特的优势。本文以成都地铁盾构区间隧道为基本依据，设计并实施了土压平衡式模型盾构机在模型地层中的掘进试验。主要工作如下：1．设计并制造了Φ520mm的土压平衡式模型盾构机。在设计中，对国内外同类型的试验进行了总结研究，分析了其存在的不足；确定了研制模型盾构机的思路，即以模拟真实盾构机的主要功能为设计原则，进而确定了模型盾构机需要具备的功能及相应部件；并对盾构机壳体、掘削系统、螺旋出土器、推进系统和控制台5个重要部件各自的结构形式、布局特点、参数确定和具体功能等进行了详细的设计说明；对模型盾构机整体的参数及功能进行了总结。2．成功进行了模型盾构机在模型地层中的试验性掘进。根据试验精度要求和具体情况，从地层位移和应力两个方面确定了模型试验槽的尺寸和结构形式；提出了试验性掘进试验的具体方案，并确定了量测项目；总结了盾构机掘进的控制准则，即掘削面水土压力和隔舱压力的平衡、理论掘削土量和实际排出土量的平衡，并将这两个平衡关系应用于模型盾构机掘进的试验中；较好地解决了试验中存在的8个问题，保证了试验的顺利进行；简单叙述了试验进行的整个情况，包括前期准备、试验流程和注意事项等。对试验中测得的各项数据进行了分析总结，数据的规律性较好。