摘要：tbm(全断面隧道掘进机)工法在深长隧洞/道开挖过程中,具有施工速度快、效率高,对周边环境影响小且安全环保等优点,但受复杂地质条件制约,隧洞在掘进过程中可能发生围岩挤压大变形灾害,隧洞断面尺寸变小进而引起tbm掘进卡机和后续钢拱架等支护措施不能及时安装的问题,使tbm施工安全风险和隧道建设成本大大增加。针对深部围岩挤压大变形和tbm卡机问题,传统研究方法大多侧重于岩体本构关系和岩体-支档结构相互作用,常因简化现场复杂地质条件使得分析结果与实际偏差较大。本研究借助于机器学习方法挖掘复杂非线性关系的强大能力,同时考虑tbm掘进特征,开展了tbm掘进过程围岩大变形预测和卡机灾害监测预警方面的研究,主要研究成果如下。

摘要：秦岭深埋长距离引水隧洞极硬岩强度达到300 MPa以上,已成为制约隧洞掘进机(tunneling boring machine, tbm)高效施工的主要难题。针对秦岭引水隧洞极硬岩掘进施工问题,该文提出了基于tbm掘进隧洞的热能-机械耦合破岩方法,开展了有关微波、等离子体、火焰炬、水射流和钻孔劈裂的破岩试验以及数值计算和搭载设计,提出了5类辅助tbm破岩方法的适用性和搭载设计。研究结果表明:秦岭深埋引水隧洞岭南tbm掌子面岩体高含量石英吸收微波能力差、黑色极性矿物颗粒小,岩体微波劣化效应不显著,必须通过钻孔植入黑色极性矿物,增强岩体微波劣化效应;等离子体破岩方法采用超高电场密度能够产生显著的电力作用和热能破岩效果,可以将刀盘滚刀作为电极进行设计;火焰炬切割技术简单、易操作,但必须采取人工降温和热屏蔽措施;超高压水射流和钻孔超强劈裂破岩方法适用于掌子面岩体强度大于400 MPa, tbm掘进每日进尺小于1 m的工况。

摘要：北疆供水二期工程总长540 km,其中隧洞段长度516 km。隧洞采用以tbm为主并结合钻爆法进行施工,其中支洞施工采用2台tbm,正洞施工采用18台tbm和3台盾构。单台掘进长度均超过15 km,最长掘进26km。tbm施工面临着集群掘进、不良地质及极硬岩穿越、超长距离施工等风险和难题,对隧洞的设计与施工技术提出了新的挑战。通过试掘进阶段的工作总结与分析,为进一步提高tbm的安全高效掘进技术水平,文章提出了超特长隧洞tbm施工今后发展的几个研究方向:1)适应tbm快速掘进的实时超前地质预报技术;2)地质适应性更强的tbm装备;3)智能化掘进技术;4)设备状态实时监测技术;5)围岩分级方法及相应的支护体系;6)辅助破岩技术;7)超长距离隧洞独头高压通风技术;8)超长距离皮带运输技术。通过改进tbm设备性能、优化隧洞设计和施工技术,从而提高设备对各种地质的适应能力,实现超长隧洞tbm的安全高效掘进。

摘要：基于陕西正通煤业西区辅运大巷tbm掘进工程背景,采用现场调研、理论分析及现场试验综合研究方法,以敞开式tbm硬岩掘进机为例,研究应用“鲁淄一号”国内矿用最大直径敞开式掘进机工程实践,探索研究深部复合地层掘进卡机机理,结合正通煤业地质条件、地应力、tbm设备参数、支护设计等因素,对掘进过程中卡机风险进行分析,最后从支护设计、掘进机设备参数2方面出发,针对性提出了巷道掘进tbm卡机预防方法。研究通过现场实践解决了tbm掘进卡机预防应用难题,使月进尺达到305 m,相比传统综掘进尺提升了1.5倍。

摘要：为了推进深部复杂条件巷道安全高效智能掘进,总结分析了tbm装备煤矿应用情况,结合陕西高家堡煤矿西区辅运大巷工程地质特征,从tbm掘进机型、掘进性能参数、地质条件适应性等三个方面,提出煤矿tbm掘进适应性条件,明确采用敞开式tbm的科学原理,并基于应用实践提出了掘进系统主参数适应性设计和工程运输系统适应性技术。研究表明:复杂地质条件选用敞开式tbm更为灵活,更有利于巷道卡机等灾害防控,而系统适应性设计则应主要考虑刀盘、护盾部件的防灾减灾能力,满足矿井对设备应用的特殊需求,如刀盘系统采用大直径滚刀,以提高硬岩巷道刀具寿命,提高扩挖间隙以满足扩挖需求。

摘要：新疆某隧洞引水工程tbm2独头掘进施工隧洞长15.15 km,最大独头通风距离为17.6km。文章通过计算,tbm掘进施工隧洞独头通风17.6 km方案是可行的,为以后工程施工通风提供参考。

摘要：HJ隧道工程施工三标项目tbm掘进刀具磨耗过大及渣料中岩粉过多,分析tbm掘进刀具磨耗机理及渣料中岩粉形成原因,对于指导刀盘刀具设计、提高刀具破岩效率、提升tbm掘进性能、降低刀具磨耗、降低设备能耗都具有重要意义和实用价值。

摘要：从tbm掘进渣料再利用角度出发,简述了利用tbm掘进渣料制备机制砂的工艺及生产机制砂质量控制要点,并介绍了机制砂混凝土配合比设计参数、机制砂混凝土质量控制措施及在项目的应用情况。该工艺在珠江三角洲水资源配置工程中全面应用,产生了良好的经济效益、环境效益和社会效益,为类似tbm掘进渣料制备机制砂的工程应用提供了技术指导,具有一定的实际意义。

摘要：全断面掘进机(tbm)近年来在煤矿深井巷道掘进工程中应用日趋广泛。tbm掘进具有施工安全性好、掘进速度快、用工人数少、施工环境好等优点,因此,巷道的锚杆支护的合理性也显示出重要性。文章以淮南矿区某矿开拓大巷为背景,通过理论计算进行锚杆支护参数和锚索支护参数的计算,得出安全可靠的支护参数,为锚杆支护提供理论支持。

摘要：在湖北省鄂北地区水资源配置工程宝林隧洞tbm掘进施工中,文中通过现场声波测试确定岩体的松动圈范围及其动弹性模量,为tbm掘进期间隧洞支护设计提供参数,为优化支护设计及合理施工提供了依据。