随着盾构机在斜井隧道工程中的应用,盾构机下坡掘进时的姿态控制难度也越来越突出。盾构机在掘进时的姿态正确与否对隧道最终成型至关重要。本文紧扣下坡掘进工况,对盾构机的姿态问题与纠偏技术进行了研究,主要内容如下:1、建立了盾构机下坡掘进载荷模型,研究了坡角与盾构机周围水土压力载荷的数学关系式,并以此为基础构建了新的盾构机推力理论计算模型;2、基于激光导向系统测量原理及解算方法,介绍了盾构机姿态角度参数、坐标位置参数的计算方法;3、对下坡掘进时的栽头问题进行研究,提出盾构机底部土体地基反力前后分布不均是导致栽头的根本原因,基于温克尔弹性地基模型,建立地基反力的空间分布数学模型,并据此结合工程实例分别研究了坡角对栽头趋势以及推进系统抗栽头效果的影响;4、分别提出了盾尾间隙、铰接装置的铰接角度以及推进油缸行程差所对应的最小纠偏半径的计算公式,建立纠偏力矩及推进系统各分区油缸推力变化量与纠偏半径的数学关系;研究了姿态纠偏曲线方程,提出水平方向最短纠偏曲线优化方法,最后建立仿真实例,得出盾构机处于不同位置时的纠偏曲线以及推进系统各分区油缸推力改变量的变化曲线。本文研究成果可为斜井盾构机的设计、姿态控制以及实现大坡度斜井盾构机姿态调整的自动化提供理论参考。