硬巖掘進機可掘進性預測分析方法研究.pdf

1、硬巖掘進機也稱作TBM（Tunneling Boring Machine），是針對高圍巖強度等級下的長隧道進行機械化施工的關鍵基礎裝備。近年來，我國越來越多的隧道工程釆取TBM施工方法，大量應用于國家重點建設的引水、鐵路等工程建設。在復雜多變的地質條件下，TBM破巖過程是一個復雜、動態(tài)、不確定的非線性過程，使得掘進性能的準確預測已成為其選型、設計和施工的核心問題。目前，國內(nèi)TBM掘進性能低下，現(xiàn)有的性能預測方法未能順應存在于地質條件、設

2、備和施工系統(tǒng)間的多領域參數(shù)關系。因此，本文針對TBM性能預測這一關鍵問題進行深入研究，提高TBM性能預測的準確性、精度和地質適應性。主要研究工作囊括以下三方面：
　　研究提出了TBM施工圍巖可掘進性分級預測模型。本論文以國內(nèi)蘭渝鐵路西秦嶺隧道工程項目為背景，進行現(xiàn)場實際掘進測試并獲取了大量掘進數(shù)據(jù)，基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)，利用模糊聚類理論及方法，并通過 SPSS、MATLAB、EXCEL等軟件對這些數(shù)據(jù)進行研究分析。基于模糊聚類理論和施工樣

3、本數(shù)據(jù)分析，建立以掘進速率為分級指標，包括巖石單軸抗壓強度、巖石完整性系數(shù)、圍巖結構面與隧道軸線夾角和滲水量四項性質指標的可掘進性分級預測模型，將TBM施工圍巖可掘進性分為好、一般和差三個性能等級，并通過工程實例驗證該分級預測模型具有科學性和有效性。
　　研究提出了基于 TBM施工圍巖可掘進性等級，以特定巖體掘進指數(shù)（SRMPI）為性能預測指標，融合地質參數(shù)和施工參數(shù)在內(nèi)的TBM性能預測模型。在此基礎上，通過模型細化和科學推導得到

4、TBM其它系統(tǒng)級性能指標，從而建立完備的TBM性能預測體系。通過工程實例驗證，得出預測模型的計算結果與TBM實際掘進速度有很好的吻合，從而證明預測模型具有科學性和可操作性。
　　研究開發(fā)了TBM性能預測計算分析軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于不同地質條件，定義TBM性能預測流程，設計開發(fā)了TBM施工圍巖可掘進性級別判定和TBM掘進性能預測兩大功能。通過Visual C++編程，將上述研究內(nèi)容以可視化界面的形式體現(xiàn)，搭建TBM掘進性能的信息化軟