现场实际观测数据阐述了盾构机开挖面稳定机理，分析了土仓土压力的设定与控制方法。张厚美（2005年）采用多元统计分析方法，对土仓压力、推力、刀盘转速等主要掘进参数对掘进速度、刀盘扭矩的影响进行了研究，得到了土压平衡式盾构在软土中的掘进速度数学模型和刀盘扭矩数学模型，模型平均误差约为10%。研究结果表明：对掘进速度和刀盘扭矩影响最大的三个操作参数依次为：千斤顶推力、土舱压力和刀盘转速。掘进速度、刀盘扭矩与千斤顶推力成正比，与土舱压力成反比，刀盘转速对刀盘扭矩和掘进速度影响不大。
土压平衡盾构机使得刀具切下的渣土通过添加改性材料呈塑性流动状态，充满于盾构机土仓，然后，通过螺旋输送机将土仓内的渣土排出，并且保持刀盘的进土量与螺旋输送机的排土量保持平衡，同时要求土仓内渣土具有一定的压力以控制掘进工作面的稳定性，进而控制地表的变形。土仓压力与隧道的埋深、土层的物理力学性质和刀盘的开口率以及盾构机的推力有关。Sramoon建议土仓压力应该设置为主动土压力与水压力之和，再加上10kPa的波动压力，这是目前国内外经常采用的计算方法，该方法存在的根本问题在于，由于渣土在土仓内的流动，没有考虑到从掘进工作面到土仓隔板的压力降低，实际上是过高地设置了土仓压力，所带来的问题是导致盾构机推力增加，刀盘与渣土之间的摩擦阻力增加，不仅浪费能源而且提高了掘进设备的磨损。Koyama将掘进工作面的土水压力近似为梯形分布，给出了两种掘进工作面压力的计算模式，即土压力与水压力分开计算模式（soilwaterseparated）和土压力与水压力整体计算模式（soil-waterintegrated），并且根据土质的差异（砂土和粘土）分别给出了经验的侧向土压力系数。该方法存在的问题是没有考虑到盾构机与土体之间的相互作用，实际上掘进工作面土压力分布并非梯形，Farsakh的现场试验证实了该方法所存在的缺陷[41]。为了解决这一问题，Bernat基于土体的非线性本构模型，数值模拟了盾构机与土体之间的相互作用，提出了地表变形分阶段模拟预测方法，包括盾构体通过阶段、管片衬砌阶段、灌浆阶段以及后续阶段的地表变形特征，并且将数值模拟结果与现场观测结果进行了比较分析，模拟结果与观测结果比较接近。
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