在透水性差异大、软硬不均复合地层中修建大型水下盾构隧道，利用架桥作用堵塞泥浆细粒及时形成安全有效的泥膜是解决开挖面稳定控制的关键科学问题。针对复合地层中泥浆渗透模式复杂、泥膜形成不均的特点，采用理论分析、模型试验和离散元仿真相结合的方法，系统研究了复合地层中加纤泥浆侵入成膜和泥膜加压击穿失效机理：①通过分析水土压力、土体变形、泥膜抗击穿强度等演变规律，揭示加纤泥膜结构形成、增长和击穿破坏过程中颗粒-纤维-流体间力学作用的演变机制；②通过对加纤泥浆在地层中迁移堵塞空间展布实时追踪和泥膜微观结构测定，探明地层内部纤维架桥及颗粒迁移堵塞效应与开挖面上颗粒堆积固结效应的耦合作用机制；③基于纤维外形和配比对架桥作用与成膜效能的影响分析，揭示复合地层中加纤泥膜形成机理。提出适合在复合地层中形成有效泥膜和降低击穿风险的新型泥浆加纤方法。项目成果为泥水盾构泥浆加纤技术和复合地层开挖面稳定控制提供理论依据。
