在盾构施工中,地面沉降控制一直以来都是盾构技术研究的重点,因为其决定了是否发生地表塌陷等灾难性事故,也是盾构技术应用的一个重大难题。而导致地表沉降的的直接因素是密封舱内的土压失衡。故在盾构掘进过程中必须维持密封舱内土压和开挖面土压的平衡。由于盾构法施工过程的复杂性、地质条件和工况等的不确定性,以及掘进系统各子系统之间存在着关联耦合性,很难建立掘进过程密封舱压力控制的精确的数学模型,施工中其沉降控制效果很大程度上取决于施工人员的经验,因此施工的质量和精度难以保证。为了实现盾构土压平衡的自动控制,建立盾构掘进系统的土压控制模型是非常必要的。基于此,本文进行了如下研究工作:首先设计了土压平衡盾构的控制系统,对系统的工作原理及设计思路作一基本分析,尤其对掘进系统的刀盘、推进和排渣子系统的协调控制问题进行了讨论;然后通过机理分析,确定影响土压的主要参数是刀盘转速、推进速度、推力和螺旋输送机转速,并分别给出了土压和这些参数的关系表达式,为密封舱内的土压平衡控制提供了依据。在此基础上,利用BP神经网络建立了以刀盘转速、推进速度、推力和螺旋输送机转速为输入,密封舱土压为输出的盾构土压平衡控制模型,并利用该模型求解得到螺旋输送机转速使得密封舱跟踪期望的土压。最后,对提出的控制模型进行仿真试验,结果表明:该土压平衡控制模型能够满足土压平衡控制的要求,比人工控制更为精确,对盾构土压平衡自动控制的研究具有一定的指导意义。