提出一种基于二次调节技术的盾构土压平衡系统，系统制动过程中调节二次元件的排量作泵工况，在螺旋输送机的惯性带动下向系统回馈能量。模拟实验表明，这种基于二次调节技术的盾构土压平衡系统能取得明显的惯性能回收效果，系统能量回收效率受二次元件的排量、系统油源压力及转速等参数的影响，在能量回收过程中实行恒转矩控制能使系统制动过程平缓，并能满足制动时间等要求。

设计了一种基于液压恒压网络的盾构土压平衡系统，它通过调节恒压网络中变量马达的排量来实现螺旋输送机的转速即土压的控制。模拟试验表明，这种基于液压恒压网络的盾构土压平衡系统的响应速度和抗干扰能力明显优于传统的泵控马达式盾构土压平衡系统。为开发新型的盾构土压平衡系统提供了设计参考。

研究排土操作模式下开挖面稳定的控制策略，并针对盾构功能要求，设计低成本、控制方便、具有一定负载适应性的螺旋排土液压系统．通过分析土压平衡全断面掘进机运行机理。综合影响开挖面稳定的各种因素，确立排土操作模式，根据实际工艺状况提出适用的控制策略，确定螺旋输送机的主要参数，并根据控制要求、施工安全要求和负载要求进行相应的液压系统的参数计算和原理设计．提出二维权重控制策略及双闭环控制策略，提出电控大闭环的PDF控制算法，设计了优先于电比例控制的液压系统内小闭环恒压控制的液压系统．所设计的控制策略及液压系统低成本简单实用，满足土压平衡全断面掘进机施工工艺要求、实时性要求、施工安全性要求和可靠性要求．并且系统运行参数优化，减少磨损，提高寿命，减小故障率．