全断面隧道掘进机分类及其应用范围(英文)

目前,隧道掘进机的机械化及自动化水平得到了很大提高,隧道掘进机可以开挖不同的地质条件下各种形状的隧道。隧道掘进机的类型也越来越多,根据隧道工程场地所处的水文地质与工程地质条件,工程的使用特性及环境的限制,不同类型的隧道掘进机的工作机理需要进一步的理解并依此进行分类,以便选择合适的隧道掘进机。本文介绍了各种类型的全断面隧道掘进机的运行机理,并根据最终开挖隧道断面,掌子面的支护类型及岩土体的破碎机理对全断面隧道掘进机进行分类。本文也总结了各类型的隧道掘进机的应用范围。使用者可根据地质条件及特殊需要对隧道掘进机进行初步的选型。     

TBM掘进技术的发展应用及相关工程地质问题探讨

阐述了TBM(隧道掘进机)半个世纪以来的发展及其在国内外隧道建设中的应用，指出优先采用TBM掘进技术进行隧道开挖已成为未来隧道建设总的发展趋势；并在分析大量国内外工程实例的基础上，结合TBM施工中的经验及教训，对TBM掘进过程中存在的诸如断层破碎带、挤压地层、地下水、岩溶等相关工程地质问题进行了探讨，并提出了相应的处理措施。     

海瑞克公司的ELS导向系统

该文简要介绍了海瑞克公司研制的ＥＬＳ系统的组成,操作原理及应用。ＥＬＳ导向系统由ＥＬＳ靶,ＥＬＳ－ＰＣＡ接收器和ＤＬＳ－ＴＰＵ软件三部分组成,使用在ＡＶＮ系列微型隧道设备上,它监视并以图像２方式显示隧道掘进的全过程, 时发送,接收和处理掘进线路上的全部数据,从而对微型隧道掘进机进行精确导向。该文还介绍了基于ＥＬＳ的由模糊控制掘进机方向的智能系统。     

基于模糊推理的悬臂式隧道掘进机工作性能预测方法

悬臂式隧道掘进机的工作性能一般采用其进行隧道铣挖的瞬时切割速率来综合度量,它是其进行隧道铣挖施工的适应性及其设备选型的重要依据。为了预测悬臂式隧道掘进机铣挖瞬时切割速率,结合其主要受隧道围岩岩性与施工设备条件控制的特点,本文首先选取岩石单轴抗压强度、岩石质量指标和悬臂式隧道掘进机截割功率作为预测指标,建立出铣挖瞬时切割速率预测模型;然后,考虑影响因素的模糊不确定性特点,提出基于模糊推理理论（包括模糊化、模糊规则库、模糊推理机和去模糊化）的铣挖瞬时切割速率预测方法。该方法不仅可全面反映隧道围岩岩性及施工设备条件的影响,还可反映相应各影响因素的模糊不确定性。最后,通过与现有方法分析和实测结果的比较分析,表明了本文模型与方法的合理与可行性。     

隧道掘进机施工技术

【内容简介】本书共分10章,全面系统地介绍了各类隧道掘进机的基本原理及特点、盾构分类及选型、盾构法隧道施工技术和要点。对土压平衡盾构施工技术、泥水盾构施工技术、硬岩隧道及盾构法隧道的运输技术进行了详细介绍,特别是结合具体工程实例,阐述了复合盾构在复杂地层中施工和大直径盾构在软土地区进行盾构法隧道施工的最新技术和进展。书中论述的隧道施工技术,基本代表了中国当今最新的盾构法隧道的施工水平。文中给出的实例均为隧道工程施工经验总结,条理清楚,数据齐全,针对具体工程实例给出了详细分析,对隧道工程设计、施工和管理都有较大的借鉴价值。     

我国最大直径全断面硬岩掘进机下线

近日,成都南车隧道装备有限公司为兰渝铁路西秦岭隧道生产的两台直径10．23米的全断面硬岩掘进机竣工下线。这是我国目前生产直径最大的此类设备,其成功下线,结束了国内全断面大直径硬岩掘进机长期依赖进口的历史,标志着我国隧道施工装备现代化战略实施取得最新成果。     

深埋长隧道工程开挖的主要地质灾害问题研究

随着我国交通及资源开发工程的迅速发展，深埋长程隧道及深埋越岭隧道的修建越来越多，深埋长隧道由于其埋深大，洞程长，因而修建过程中将会遇到一系列特殊的地质灾害问题，这些问题尽管从形式上看与浅埋隧道工程差异不大，但其产生的地质背景和发生机理却复杂得多，强度和危害性也大得多。在总结国内外数十个深埋长程隧道工程主要地质灾害问题的基础上，对这些地质灾害的发生机理及形成条件进行了分析，提出了相应的预测评价理论。     

掘进机刀盘的研发趋势

加大刀盘直径、提高材料强度和纯度,使隧道掘进机刀盘的使用寿命和破岩效率都得以大大提高。     

新西兰多采用微型隧道技术

在新西兰首都惠灵顿市，正在铺设一条长1350m的混凝土排水管道。哈克尔公司采用微型隧道掘进机和人工掘土法顶管，已经穿越复杂回填层完成了部分管段的铺设工作。     

Gotthard隧道的成功贯穿

本文简要介绍了使用海瑞克S-211隧道掘进机成功贯穿Gotthard隧道的Faido和Sedrun之间11．1km的距离,以最大精度实现贯穿目标,垂直误差仅为3mm,横向误差为0mm。     

TBM掘进技术发展及有关工程地质问题分析和对策

通过对大量文献资料和工程实例的研究,论述了TBM(隧道掘进机)近半个世纪发展及其在隧道建设中的应用现状和问题。对大量国内外工程实例分析后发现优先采用TBM掘进技术已成为未来隧道建设总的发展趋势。从岩石力学和工程地质角度对岩石TBM掘进过程中遇到的诸如软岩大变形、突水、岩爆等不良工程地质问题导致卡机或管片变形、破损等工程事故进行了剖析,并对采用的工程处理措施作了总结对比。随着今后TBM掘进技术在我国大规模应用,对复杂工程地质条件的客观全面认识和施工方案的及时调整成为影响施工安全和经济效益的关键因素。     

隧洞TBM施工过程中的地质编录

ＴＢＭ越来越多地用于隧洞开挖,有必要对ＴＢＭ施工地质进行研究,本文从现场施工要求的角度出发,概述了ＴＢＭ施工特征,以渣料的地质编录为重点,阐述了ＴＢＭ施工中地质编录方法及应用条件,进而归纳出如何利用各种地质信息指导超前钻探,预测不利地质条件,为ＴＢＭ施工提供地质依据。     

TBM施工隧洞围岩级别划分探讨

已有不少专家在TBM施工围岩级别划分方面进行过有益探索,为后来的工作提供了很好思路。目前的问题是,所提出的分级指标难以获取、离散性较大、有一些与施工直接相关的指标的定量化问题未能解决,尚未形成明显共识的分级系统或方法。为此,有必要针对水工隧洞TBM施工围岩类别划分进行详细探讨。本文提出以现行《水利水电工程地质勘察规范》中水工隧洞围岩分级方法为基础,参考秦岭隧道TBM施工围岩分级方法,根据TBM施工的工作效率、碴料特征和涌水状况进行分级修正,建立适合于TBM施工的水工隧洞围岩分级修正模型,实现TBM施工水工隧洞的围岩分级,并以2个实例进行验证。     

基于AHP和模糊综合评判的TBM施工风险评估

岩石隧洞建设中面临很大和众多的风险,利用TBM施工的深埋长隧洞受多种不确定因素影响,具有随机性和模糊性,目前的研究方法难以对其进行准确定量分析。通过深入分析影响TBM施工的风险因素,建立了TBM施工风险综合评价指标体系。基于风险影响因素的层次性,提出了TBM施工风险二级模糊综合评判计算模型,并利用层次分析法(AHP)确定各级因素权重,利用模糊集法确定隶属函数,划分了风险接受等级。以南水北调西线工程深埋长隧洞TBM施工为例,应用二级模糊综合评判计算模型对该工程TBM施工风险进行分析,计算结果表明,该方法是合理性实用的。其理论、方法、思路和结论可供同类工程借鉴。     

隧道掘进机施工条件下的隧洞围岩分类方法探讨

针对隧道掘进机(Tunnel Boring Machine--TBM)施工隧洞中的围岩分类问题,指出TBM施工条件下的隧洞围岩分类应针对围岩的可钻掘性,充分考虑影响TBM掘进效率的主要工程地质因素,提出了在《工程岩体分级标准》围岩稳定性基本分级的基础上,依据岩石的单轴抗压强度、岩石的耐磨性和岩体的完整性将TBM施工条件下的隧洞围岩分为A(好)、B(一般)、C(差)3个级别的围岩分类新方法。     

深埋长隧道TBM施工关键问题探讨

针对深埋长隧道开挖所面临的高水压、高地压、高地温、大变形、难支护等问题,分析总结传统钻爆法开挖与支护技术、全断面隧道掘进机（TBM）施工技术、TBM导洞扩挖技术应用中的优劣,TBM导洞扩挖法为深埋长隧道开挖提供了新的设计思路。由于深埋长隧道的建设环境与浅埋隧道建设环境存在显著差异,TBM施工将面临3个关键问题--岩爆问题、卡盾（大变形）问题和未准确探测前方地质而发生的施工事故（涌水、突泥等）。为揭示TBM施工过程中卡盾的存在性,分别针对某一特定地质条件下深埋软、硬岩TBM施工进行理论分析和数值模拟研究。结果表明,软岩地层TBM施工发生卡盾,而硬岩完整地层TBM施工未发生卡盾。     

全断面隧道掘进机护盾受力监测及卡机预警

全断面隧道掘进机(简称TBM)在穿越深部软弱地层时围岩收敛变形较大,围岩容易挤压护盾,导致TBM卡机,影响TBM正常掘进。通过分析TBM卡机灾害孕育过程,得到了预测TBM卡机的重要条件：一是围岩变形量大于预留的空间,二是额定推力不能克服摩擦阻力。为了监测实际工程TBM卡机状态,提出了一种监测护盾变形的方案以及护盾受力的计算方法,可通过监测得到的变形估算护盾的受力,进而计算出护盾受到的摩擦阻力,得到TBM卡机的状态。根据TBM受到的摩擦阻力、TBM正常掘进时所需推力和TBM额定推力之间的关系,将TBM卡机状态分为4个等级,即无卡机、轻微卡机、卡机和严重卡机,并提出了对应的处理措施。结合TBM卡机条件以及护盾受力监测方案,提出了TBM卡机灾害预警流程。在兰州水源地输水隧洞工程中应用了该监测方案和卡机灾害预警流程,应用结果表明,预测的卡机状态与TBM实际状态基本一致,说明该方法具有一定的可靠性,对指导TBM隧道施工具有重要意义。     

TBM施工隧道岩石耐磨性与力学强度相关性研究

结合TBM施工隧道岩石耐磨性试验和岩石力学强度试验,获得岩石的耐磨值与各力学强度值;采用回归分析方法建立了岩石耐磨性与岩石各力学强度指标之间的相关关系数学模型。研究结果表明,岩石耐磨值与抗压强度、抗拉强度、粘聚力、点荷载强度呈指数函数关系,与内摩擦角呈对数函数关系,两者之间呈正相关关系。     

煤矿长斜井TBM施工安全风险分析与趋势预测

对煤矿长斜井盾构机（tunnel boring machine,TBM）施工的风险因素进行了识别,建立了二层次的风险评估指标体系,并确定了风险等级分类标准,利用熵权法确定风险指标的权向量,进而建立了基于集对分析法的煤矿长斜井TBM施工同异反评估模型。在此基础上利用偏联系数的理论确定了文中五元偏联系数的计算方法,根据改进的集对势理论给出风险趋势的预测方法。利用该模型对台格庙矿区煤矿长斜井（1#、2#实验井）TBM施工风险进行了评估与趋势预测。研究表明该模型与方法在煤矿长斜井TBM施工风险分析中是有效的、实用的,可为煤矿长斜井TBM施工风险分析与预测提供一种新的途径。