基于可拓学理论的TBM掘进效率地质影响因素研究

杨继华， 朱韶彬， 闫长斌， 苗 栋， 郭卫新

(1. 黄河勘测规划设计有限公司， 河南 郑州 450003； 2. 郑州市轨道交通有限公司， 河南 郑州 450002; 3. 郑州大学土木工程学院， 河南 郑州 450001)

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TBM(tunnel boring machine，全断面隧洞掘进机)隧洞施工具有施工速度快、施工环境好、安全性高、劳动强度低的特点，已在国内外铁路、城市轨道交通、水利水电等隧洞工程施工中得到广泛应用，正常情况下其施工速度为钻爆法的3～5倍。

国内外的TBM施工实践表明，TBM的掘进效率受多种因素的影响，主要可归纳为设备性能、施工管理和地质因素3方面。其中设备性能和施工管理是主观因素，可以通过设备改造、管理优化等措施做到最优，而地质因素是客观因素，隧洞线路一经选定，地质条件就客观存在。相对于传统的钻爆法，TBM对地质条件的适应性较差，其掘进效率受多种地质因素的影响，如岩石强度、节理裂隙发育程度和地下水情况等。

针对TBM掘进效率的影响因素问题，国内外较多学者和技术工作者开展了相关研究。国外方面， Paltrinieri等[1]以TBM掘进数据库为基础，研究了开敞式TBM在节理化岩体和断层带岩体中掘进效率与地质条件的关系；Hassanpour等[2]以伊朗Zagros引水隧洞为背景，通过现场实测数据建立了3种地层条件下TBM施工速度预测模型；Namli等[3]通过多个工程的数据收集，建立了掘进机日进尺预测模型，并应用到伊斯坦布尔隧道的EPB-TBM施工中； Macias等[4]研究了硬岩TBM施工中岩体裂隙发育程度对净掘进速率的影响。

国内方面，杨庆辉[5]以锦屏二级水电站1#引水隧洞直径为12.4 m的开敞式TBM施工为例，分析了围岩完整性低及涌水对TBM掘进效率的影响；……