在TBM施工过程中,回填层强度往往达不到设计要求。那么,究竟回填层是否需要达到目前设计的强度?本文综合利用工程资料分析、基础理论研究、数值模型试验、室内试验等多种方法开展研究。首先充分考虑豆砾石回填、灌浆的工序及豆砾石回填灌浆体的形成过程,通过室内试验,研究回填层强度和变形的关系,确定不同强度条件下回填层的物理力学参数;然后对回填层在联合受力体系中的作用展开研究,揭示回填层的作用机理,研究回填层弹性模量、厚度、泊松比以及地应力侧压力系数对管片上应力大小和分布的影响;最后将研究成果与工程应用相结合,明确工程中回填层的强度需求,提出有压隧洞和无压隧洞回填层的强度设计建议,为以后的工程设计作参考。本文主要获得成果如下:（1）采用现场取样和室内预制样进行单轴压缩试验,拟合出回填层弹性模量、泊松比和强度的关系,得到随着回填层强度的提高弹性模量随之增大、泊松比随之减小的结论。（2）弹性模量的影响:管片应力与E_b/E（回填层与围岩弹性模量比值）的曲线上存在明显的临界点,临界点所对应的E_b的值可以称作临界值,用符号E_K1表示。当E_b小于临界值E_K1时,管片应力随回填层强度提高而提高;当E_b大于临界值时,则管片应力随回填层强度提高而降低。（3）泊松比的影响:泊松比变化对管片应力的影响与回填层弹性模量有关,弹性模量存在一个临界值E_K2。当回填层弹性模量小于E_K2时,管片应力随泊松比增大而增大,且弹性模量越小,这种趋势越明显;当回填层弹性模量大于E_K2时,管片应力随泊松比增大而减小,且弹性模量越大,这种趋势越明显。（4）厚度的影响:回填层厚度变化对管片应力的影响与回填层弹性模量有关,弹性模量存在一个临界值E_K3。当回填层弹性模量小于E_K3时,管片应力随t₂/t₁（回填层与管片厚度比值）的值增大而增大,且弹性模量越小,这种趋势越明显;当回填层弹性模量大于E_K3时,管片应力随t₂/t₁的值增大而减小,且弹性模量越大,这种趋势越明显。（5）回填层弹性模量和泊松比的变化对管片应力分布规律基本没有影响,而厚度和地应力侧压力系数的变化有较大影响。（6）对于无压隧洞,当围岩条件较好时,在保证回填层自身不破坏的情况下,应尽量减小回填层的强度;而当围岩条件较差时,应尽量使用高强度的回填层。对于有压隧洞,应尽量使用高强度的回填层。在工程应用中,应当具体问题具体分析。