针对上软下硬复合地层这种特殊的地层结构，现有的地铁盾构隧道设计和施工更多的凭借工程师已有经验，迄今为止仍没有可以依据的理论体系和设计施工规范，而在此地层中，衬砌管片环受力及变形特征与在均一岩土层中势必会有所区别，本文试图对该课题进行一些探索，针对设计方法、施工阶段、地铁列车运营阶段及地震荷载作用下等多个不同方面，开展如下几个方面的工作：
　　(1)建立精细三维管片模型，模拟上软下硬复合地层中盾构隧道管片的受力特征，并对衬砌管片环在岩层中的地层复合比进行参数分析。研究结果表明：上软下硬复合地层中，管片环拱底处几乎没有竖向位移，管片环拱顶及拱腰向内侧收敛。在设计时轴力取梁-弹簧法得到的最大轴力进行设计即可，弯矩的取值与地层复合比有关，在设计时应将地层复合比m=0.85当作关键工况，予以考虑。
　　(2)对上软下硬复合地层施工过程中千斤顶顶推力进行公式推导，以珠海市区至珠海机场地铁盾构工程为背景，模拟上软下硬复合地层中盾构隧道施工阶段管片的变形特征，并对管片环在岩层中的地层复合比进行参数分析。研究结果表明：理论计算公式得到的千斤顶顶推力大小与实测结果相差不大，能够用来指导实际施工及数值模拟，施工过程中，随着地层复合比m的改变，衬砌管片环的纵向及横向变形均会发生变化，当地层复合比为0.5时，盾尾管片环上下纵向差异变形达到最大。
　　(3)建立上软下硬复合地层盾构隧道的二维数值模型，基于地层结构法，研究列车动荷载及地震荷载作用下衬砌管片环的力学行为，探讨衬砌管片环及周围围岩的稳定性控制机理，运用经验公式，对长期动荷载作用下的永久沉降进行预测，并对盾构隧道由软土层进去硬岩层时的差异沉降进行理论分析，给出差异沉降过大的处理方法。