（1）提出了适用于水下隧道极软极硬复合地层的盾构刀盘刀具设计方法，研发了具有多维感知能力的滚刀状态实时监测系统和主轴承密封压力随动控制系统，解决了多因素耦合作用下的刀具配置与态势感知难题，提高了超大直径泥水盾构在极端工况下的适应能力，研制了首台国产超大直径泥水盾构。（2）创新设计了具备任意编组功能的超大直径盾构推进系统，提出了具备推进压力动态补偿、兼顾管片均匀受力的盾构姿态控制方式，揭示了海域高盐水体环境对泥浆性质及地层稳定性的影响规律，建立了极软极硬复合地层工作面稳定控制准则，解决了超大直径泥水盾构掘进时姿态失控、地层失稳的难题。（3）发明了兼顾滚刀高效破岩和避免载荷超限的掘进参数控制方法，提出了极软极硬复合地层高能交变载荷作用下的超大直径盾构掘进参数控制原则，解决了极端工况下超大直径盾构直接掘进的行业难题，相比传统方法提高施工效率32%，实现水下隧道极软极硬复合地层超大直径盾构施工方法的新突破。