土压平衡盾构机是国家基础建设、资源开发和国防建设急需的重大技术装备。土压平衡盾构正常掘进的关键就是维持密封舱内土压力动态平衡,压力失衡将导致地表坍塌等严重的工程事故。只有清楚认识密封舱内土压力分布规律,建立完备的力学模型,才能为密封舱压力的精确控制提供依据。针对以上问题,本文对盾构机掘进过程中密封舱土体与刀盘的相互作用进行了流固耦合数值模拟,得到了在刀盘扰动下密封舱内土体压力分布总体规律。研究了盾构掘进界面处压力分布与密封舱后壁压力分布的对应关系。分析了掘进操作参数、密封舱土体材料参数、刀盘结构形式对密封舱土压力分布的影响规律,确定了影响密封舱压力稳定的关键因素。根据分析结果,提出了刀盘上搅拌棒安装的合理位置。在研究密封舱土压力分布规律的同时,根据流固耦合数值模拟结果,得到了盾构刀盘的应力分布,分析了密封仓内土体作用在刀盘上的扭矩。分析了掘进操作参数、密封舱土体材料参数、刀盘结构形式对刀盘扭矩的影响规律。分别建立了刀盘转速、土体粘度、刀盘开口率与刀盘扭矩之间的函数关系式。