全断面掘进装备被广泛应用于地铁、市政、铁路、公路、水利、矿山、军事等地下工程建设。其尺度巨大，服役条件极端复杂，极易引起掘进界面载荷剧烈波动和失稳塌陷，造成重大事故。项目紧紧围绕装备掘进界面平衡机理及刀盘设计展开研究。对掘进扰动下复杂地质力学特性的演变规律、掘进过程中复杂地质力学特征识别、掘进界面围岩失稳机理及掘进界面围岩动态平衡的载荷域进行了深入地研究，得到了掘进界面稳定性分析理论与技术、掘进装备载荷预测技术及相应的刀盘设计理论与方法。项目在国内外重要学术期刊和国际会议发表论文52篇，其中SCI/EI收录34篇，撰写专著2本，出版专刊1本，申请专利9项，获省部级科学技术奖2项。相关研究成果最终应用于天津地铁三号线、九号线及天津西站至天津站地下直径线及深圳地铁二号线等工程项目的界面平衡支护力分析、盾构掘进载荷确定及相关刀盘设计，取得了很好的经济效益。