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深埋、复杂地质条件大直径隧道TBM的设计进展与创新 被引量：22
1
作者 Remo Grandori 《隧道建设》 2012年第1期1-4,共4页
要提高在深埋、复杂条件下大直径隧道TBM(隧道掘进机)的应用效率,必须正确选择TBM的类型。为了给复杂条件下TBM的选型提供借鉴和指导,总结现有的各类型TBM的特点,分析其在混合地质条件下开挖大直径、长距离隧道的局限性,提出不同地质条... 要提高在深埋、复杂条件下大直径隧道TBM(隧道掘进机)的应用效率,必须正确选择TBM的类型。为了给复杂条件下TBM的选型提供借鉴和指导,总结现有的各类型TBM的特点,分析其在混合地质条件下开挖大直径、长距离隧道的局限性,提出不同地质条件下大直径隧道TBM选型指南,介绍意大利SELI公司开发的3种新型TBM,即紧凑型双护盾通用TBM(DSU Compact TBM)、土压平衡双护盾通用TBM(DSU EPB TBM)和土压平衡单护盾通用TBM(SSU EPB TBM)及其运行特点和适用范围。得出结论:传统TBM没有专门针对复杂地质条件下的大直径隧道的研究与设计;为满足市场需求,必须开发新型TBM;意大利SELI公司开发的3种新型TBM,每种专门针对特定的地质条件,这些新型的TBM能够应对复杂的地质条件,并能克服在不同覆盖层下开挖长隧道时的最常见危险。 展开更多
关键词 大直径、长距离隧道 隧道掘进机(tbm) 撑靴式敞开tbm 双护盾tbm 单护盾tbm 敞开模式 双模式 紧凑型双护盾通用tbm(DSU Compact tbm) 土压平衡双护盾通用tbm(DSU EPB tbm) 土压平衡单护盾通用tbm(SSU EPB tbm)
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我国TBM法隧道工程技术的发展、现状及展望 被引量：71
2
作者 齐梦学 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第11期1964-1979,共16页
岩石隧道掘进机(TBM)在我国的应用与发展已经有近60年历史,了解我国TBM法隧道工程技术发展历程,有助于正确认识其现状,判明下一步的发展趋势。在详细回顾我国TBM法隧道工程5个发展阶段基础上,从10个方面全面分析我国TBM法隧道工程现状:... 岩石隧道掘进机(TBM)在我国的应用与发展已经有近60年历史,了解我国TBM法隧道工程技术发展历程,有助于正确认识其现状,判明下一步的发展趋势。在详细回顾我国TBM法隧道工程5个发展阶段基础上,从10个方面全面分析我国TBM法隧道工程现状:规模上总体呈小幅波动、持续上升状态;分布区域上以西部地区为主,华东、西南、东北、华南占比依次下降;分布领域上以水利水电工程和市政工程为主(占90%);开挖直径以6~8 m直径系列为主(占70%);施工工法方面TBM法与钻爆法相结合、互为补充;TBM平均月进尺从数十米到千米大幅波动,以200~700 m/月为主(占75%),施工工期受平均月进尺和掘进长度的影响差异巨大,以1~4年为主(占70%);机型以敞开式和双护盾TBM为主(占90%);品牌以铁建重工、罗宾斯、中铁装备为主(占70%),新增市场大多被拥有自主知识产权的铁建重工和中铁装备设备占有(占90%以上);TBM零部件国产化比例越来越高,但部分关键部件仍然依赖进口;有TBM施工业绩的建筑企业近30家,中铁隧道局和中铁十八局以显著优势稳居第一梯队。进而提出我国TBM法隧道工程技术展望:1)从规模上将经历升—平—降—稳的波动发展过程,目前正处于上升期,从分布区域、分布领域上近期仍将以西部地区、水利水电工程和轨道交通工程为主;2)TBM法与钻爆法联合施工的方法将会长期存在,并且TBM法占比及单台TBM在同一工程中的施工长度均呈增长趋势;3)支护技术、支护系统将迎来重大创新;4)复杂地质TBM法隧道施工技术正在全面研发与实践,即将实现巨大突破;5)斜井TBM、竖井TBM、微型TBM、超大直径TBM、复合式(多模式)TBM、异形断面TBM等新型TBM已经开始研发应用,正在取得长足进步,技术成熟后将得以大力推广,TBM关键部件必将全面实现国产化;6)大数据技术、人工智能技术、5G技术将助力TBM施工管理更加科学、客观、全面,并最终实现智能化施工。 展开更多
关键词 岩石隧道掘进机(tbm) tbm发展历程 tbm现状 tbm展望 支护 复杂地质 新型tbm 微型tbm 智能化
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基于CNN-Transformer-ARG的双护盾TBM掘进速度预测模型
3
作者 刘永胜 沈军宏 +1 位作者 李达 候超 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期112-118,176,共8页
为准确预测双护盾TBM掘进速度,提出了一种结合CNN、Transformer以及自适应残差门控(ARG)机制的智能预测模型。该模型通过双层卷积模块提取不同视角下掘进参数的局部特征,通过Transformer捕捉掘进参数的全局特征,并引入ARG机制动态加权... 为准确预测双护盾TBM掘进速度,提出了一种结合CNN、Transformer以及自适应残差门控(ARG)机制的智能预测模型。该模型通过双层卷积模块提取不同视角下掘进参数的局部特征,通过Transformer捕捉掘进参数的全局特征,并引入ARG机制动态加权所提取的局部和全局特征,基于历史掘进段监测数据预测未来掘进段的掘进速度均值、最大值和最小值。采用四川某山地轨道交通项目提取的927组掘进数据对模型进行了验证,结果表明:模型预测的均方误差、平均绝对误差、均方根误差和决定系数分别为0.07、0.21、0.26和0.86,均优于3个对比模型;模型提取的多源特征经过权重分配关注重点信息后提升了预测结果的精度,验证了ARG机制对于多源模型的有效性,可为类似结构模型多源特征数据流的处理提供参考。 展开更多
关键词 双护盾tbm 掘进速度预测 TRANSFORMER 自适应残差门控
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小断面单护盾TBM卡机成因分析与快速脱困技术体系构建
4
作者 周宇 李黎 张学良 《水利技术监督》 2026年第2期279-282,共4页
为解决小断面单护盾TBM在复杂地质条件下的卡机风险控制问题,以滇中引水工程骑马山隧洞φ4.6m单护盾TBM为例,通过现场数据分析,研究软岩大变形、围岩急速收敛、刀盘受困3种卡机模式成因机理,构建预防性超前支护与导洞法脱困以及旁通洞... 为解决小断面单护盾TBM在复杂地质条件下的卡机风险控制问题,以滇中引水工程骑马山隧洞φ4.6m单护盾TBM为例,通过现场数据分析,研究软岩大变形、围岩急速收敛、刀盘受困3种卡机模式成因机理,构建预防性超前支护与导洞法脱困以及旁通洞绕行的分级处理技术体系。技术体系成功预防6次潜在卡机,处理3次实际卡机,成功率达100%,处理时间较传统方式缩短60%以上。为小断面TBM工程提供了系统性卡机风险管控方案,对类似工程具有重要参考价值。 展开更多
关键词 单护盾tbm 卡机成因 软岩大变形 脱困技术 围岩收敛
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同步注浆改良技术在单护盾TBM穿越富水软弱地层中的应用分析
5
作者 向荣杰 《门窗》 2026年第2期238-240,共3页
富水软弱地层含水量高、流动性大,使得单护盾TBM在施工过程中面临地表下沉和管片变形等风险。同步注浆改良技术通过改善浆液配比、调节注浆参数等方式填筑建筑空隙并控制地层形变。本文分析了此技术作用机理,结合实际工程案例探究了其... 富水软弱地层含水量高、流动性大,使得单护盾TBM在施工过程中面临地表下沉和管片变形等风险。同步注浆改良技术通过改善浆液配比、调节注浆参数等方式填筑建筑空隙并控制地层形变。本文分析了此技术作用机理,结合实际工程案例探究了其运用情况,并给出改善手段,旨在为类似工程提供参照。 展开更多
关键词 同步注浆改良技术 单护盾tbm 富水软弱地层 地层变形控制
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利用暗挖车站附属结构进行TBM吊装吊拆的施工模式研究
6
作者 周尧 陈钰仁 +1 位作者 姚杰 刘永胜 《中文科技期刊数据库(全文版)工程技术》 2025年第2期045-053,共9页
随着城市的大力发展,地上空间已趋近于饱和,对于城市轨道交通建设来说,采用暗挖的方式进行车站及区间隧道的施工越来越普遍,这导致在TBM施工中经常出现TBM吊装井与TBM始发位置不在正线上的情况,需要利用暗挖车站及附属结构进行TBM吊装... 随着城市的大力发展,地上空间已趋近于饱和,对于城市轨道交通建设来说,采用暗挖的方式进行车站及区间隧道的施工越来越普遍,这导致在TBM施工中经常出现TBM吊装井与TBM始发位置不在正线上的情况,需要利用暗挖车站及附属结构进行TBM吊装、吊拆作业。本文以重庆城市轨道交通建设为例,针对TBM吊装井不在区间正线上的情况,利用暗挖车站及附属结构进行TBM吊装、吊拆的施工模式进行了简述。 展开更多
关键词 城市轨道交通 tbm技术 暗挖车站 tbm吊装吊拆 tbm吊装井不在区间正线上
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TBM卡机类型与应对技术研究
7
作者 李建斌 鲁义强 贺飞 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第8期1425-1440,I0004-I0019,共32页
为解决全断面岩石隧道掘进机(TBM)在不良地质段卡机频发且严重制约施工效率的难题,基于典型工程案例的调研,根据卡机成因与TBM受力情况,将TBM卡机分为应力型卡机和重力型卡机2类,明确2类卡机的防控重点,并建立低、中、高3级卡机风险分... 为解决全断面岩石隧道掘进机(TBM)在不良地质段卡机频发且严重制约施工效率的难题,基于典型工程案例的调研,根据卡机成因与TBM受力情况,将TBM卡机分为应力型卡机和重力型卡机2类,明确2类卡机的防控重点,并建立低、中、高3级卡机风险分级体系。针对应力型卡机,提出TBM扩挖、初期柔性支护等技术措施;针对重力型卡机,提出超前加固、扩挖同步防护和整体抗冲击性设计等技术策略。同时,创新研发双结构TBM、钻爆与掘进一体化的新型掘爆机BBM以及分步开挖的子母TBM等新型机型,显著提升TBM在复杂地质条件下的适应性和安全性。上述技术可有效降低隧道掘进机卡机风险,提高施工效率,部分技术已成功应用于高黎贡山隧道等典型工程中,可有效应对软岩大变形与断层破碎带。 展开更多
关键词 tbm 应力型卡机 重力型卡机 tbm扩挖 超前加固 同步防护 双结构tbm
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煤矿深部巷道碎胀大变形灾害控制及大变形灾变环境下TBM快速成巷技术 被引量：4
8
作者 刘泉声 刘滨 +14 位作者 唐彬 康永水 卢海峰 朱元广 黄兴 潘玉丛 邓鹏海 孙磊 唐永志 卢兴利 张程远 余宏淦 李培涛 雷一鸣 贾浩男 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期224-244,共21页
随着浅部煤炭资源逐步枯竭,煤炭开采不断向深部发展,我国东部矿区和中西部部分矿区已经进入深部开采阶段。然而,由于深部岩体的高地应力环境及采掘过程的强扰动效应,深部巷道大变形灾害频发,严重制约了深部煤炭资源的安全高效开发。如... 随着浅部煤炭资源逐步枯竭,煤炭开采不断向深部发展,我国东部矿区和中西部部分矿区已经进入深部开采阶段。然而,由于深部岩体的高地应力环境及采掘过程的强扰动效应,深部巷道大变形灾害频发,严重制约了深部煤炭资源的安全高效开发。如何有效控制巷道围岩稳定及提升掘进效率已成为深部煤炭开发面临的重大技术挑战,主要体现在:对深部巷道米级大变形灾变的机理认识尚不清晰;缺乏适用于深部巷道大变形灾害控制的理论与技术;缺乏适应大变形灾变环境的快速成巷技术。针对以上问题,围绕中东部典型矿区深部巷道米级大变形灾变机理、深部巷道大变形灾害控制理论及技术体系、大变形灾变环境下的快速成巷技术等方面展开了系统研究,取得了以下进展:提出了深部巷道围岩应力场和变形破裂导致的围岩结构扰动演化过程的探测表征方法,发展了深部巷道大变形灾变过程模拟分析的FDEM方法,揭示了深部巷道米级大变形灾害孕育形成的破裂碎胀-大位移运动机理;提出了由“应力恢复、围岩增强、固结修复、应力转移-承载圈控制”四项控制原理构成的深部围岩稳定性分步联合控制理论,建立了精准介入围岩结构与扰动应力场演化过程、多重手段分步协同的灾害控制理论与技术体系;研发出深部巷道大变形灾变环境下TBM安全高效掘进关键技术,发展了TBM掘进过程挤压变形卡机灾害预测控制方法,建立了深部煤系地层TBM系统适应性设计理论与评价决策体系。研究成果实现了典型矿区深部巷道碎胀大变形灾害的有效控制和安全高效掘进,解决了深部矿井采掘接替的技术难题。 展开更多
关键词 煤矿深部巷道 碎胀大变形灾害 灾变机理 控制理论与技术 tbm快速成巷
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基于机器学习的煤系地层TBM掘进巷道围岩强度预测 被引量：3
9
作者 丁自伟 高成登 +6 位作者 景博宇 黄兴 刘滨 胡阳 桑昊旻 徐彬 秦立学 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期49-60,共12页
为研究全断面掘进机(TBM)掘进参数与煤系地层岩体力学参数之间的互馈关系,准确、实时预测巷道围岩强度特征,基于TBM掘进过程中的现场监测,通过岩-机互馈关系分析,确定模型的输入特征参数,并建立了对应的数据库;将梯度提升决策树(GBDT)... 为研究全断面掘进机(TBM)掘进参数与煤系地层岩体力学参数之间的互馈关系,准确、实时预测巷道围岩强度特征,基于TBM掘进过程中的现场监测,通过岩-机互馈关系分析,确定模型的输入特征参数,并建立了对应的数据库;将梯度提升决策树(GBDT)、随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)3种机器学习算法作为基学习器,线性回归(LR)算法作为元学习器,提出了一种基于Stacking集成算法的预测模型,并对比分析了Stacking集成算法与单一机器学习算法模型的预测性能。结果表明:二值判别与箱线图可有效对原始数据进行预处理;模型的主要输入特征参数为刀盘推力F、刀盘扭矩T、贯入度FPI、刀盘转速RPM、刀盘振动加速度A;Stacking模型在测试集上的拟合优度可达0.976,而均方误差、平均绝对误差、平均绝对百分误差分别仅有0.031,0.148和0.092,与其他3种模型相比,其拟合优度最高,误差指标数值最小,集成模型具有更高的预测精度,能够有效地预测煤矿TBM掘进巷道围岩点荷载强度。研究验证了Stacking模型的准确性,可为煤矿TBM掘进参数控制和巷道支护参数调整提供科学的参考依据。 展开更多
关键词 煤矿全断面掘进机 tbm掘进参数 Stacking集成算法 数据预处理 围岩强度预测
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煤矿岩巷TBM快速掘进研究进展与展望 被引量：10
10
作者 严红 吴林 +1 位作者 李桂臣 宋维斌 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期1-7,共7页
基于TBM在岩巷掘进中的显著优势,分析了我国煤矿岩巷TBM发展阶段分类及总体特点,归纳了2015—2024年煤矿岩巷TBM应用特征,包括主要应用省份、岩巷类型、刀盘直径和生产集团;分别从超前探测和预测预报技术、矿井生产地质条件适应性技术... 基于TBM在岩巷掘进中的显著优势,分析了我国煤矿岩巷TBM发展阶段分类及总体特点,归纳了2015—2024年煤矿岩巷TBM应用特征,包括主要应用省份、岩巷类型、刀盘直径和生产集团;分别从超前探测和预测预报技术、矿井生产地质条件适应性技术和巷道围岩稳定性控制技术三个方面分析了煤矿岩巷TBM掘进技术现状;最后从深部岩巷围岩稳定性控制、超前探测和掘进参数、装备构件适应性和快速组装工艺三个方面对煤矿TBM后续研究提出展望,对于煤矿TBM设计和应用具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 全断面掘进机(tbm) 岩巷 快速掘进 围岩控制 智能化煤矿
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引江补汉工程超大直径TBM集群设备选型及配置关键技术
11
作者 宋志忠 李蘅 +3 位作者 邵小康 牛运华 朱学贤 李雅诗 《中国水利》 2025年第21期65-72,共8页
引江补汉工程是我国骨干水网建设的重要组成部分,拥有我国在建单洞最长、洞径最大、综合技术难度最高的有压输水隧洞,工程建设中首次应用超大直径TBM集群施工,突破了我国水工隧洞TBM选型与配置的技术局限。在引江补汉工程输水隧洞TBM集... 引江补汉工程是我国骨干水网建设的重要组成部分,拥有我国在建单洞最长、洞径最大、综合技术难度最高的有压输水隧洞,工程建设中首次应用超大直径TBM集群施工,突破了我国水工隧洞TBM选型与配置的技术局限。在引江补汉工程输水隧洞TBM集群选型研究中,应用了基于不利地质条件阈值和深部复合地层TBM适应性模糊数学综合评价等量化选型技术,通过地质与结构适应性、安全性、经济性、工期保障率等多要素综合评价,提出了4台敞开式、3台单护盾式、2台双护盾式和1台双模式共10台TBM集群选型方案,同时配置了敞开式TBM钢管片安装系统、法向预应力锚固钻机、双护盾式TBM锚网喷支护系统、超前地质预报系统、多功能超前钻机系统和TBM集群智能管控平台装备等创新性技术系统,探索形成我国复杂地层深埋长大隧洞工程超大直径TBM集群选型与针对性配置新模式。 展开更多
关键词 引江补汉工程 深埋长大隧洞 水工隧洞 超大直径tbm tbm集群 tbm选型与配置 适应性评价
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TBM智能施工研究进展及展望 被引量：6
12
作者 刘耀儒 侯少康 +4 位作者 魏芳 喻葭临 何伟 程立 焦鹏程 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第1期21-45,共25页
TBM目前已集成上百个传感器和信息采集系统,可实时记录反映TBM施工状况及工作性能的运行数据,为开展数据驱动研究及实现TBM智能施工提供了良好的契机。在分析近年来TBM机器学习相关研究成果的基础上,综述TBM智能施工的研究进展。首先,... TBM目前已集成上百个传感器和信息采集系统,可实时记录反映TBM施工状况及工作性能的运行数据,为开展数据驱动研究及实现TBM智能施工提供了良好的契机。在分析近年来TBM机器学习相关研究成果的基础上,综述TBM智能施工的研究进展。首先,以引松工程3标段为例,介绍TBM运行参数及运行数据的基本情况,分析TBM控制参数及掘进循环的各工作阶段划分;然后,系统归纳TBM掘进过程隧道(洞)围岩智能感知、TBM掘进过程地质灾害预测预警、TBM掘进控制参数辅助决策3方面的研究进展;最后,结合当前的技术水平和研究现状,探讨目前研究中存在的瓶颈,并提出对后续研究展望的建议,即多源数据互补信息的利用、专业机制知识-数据的融合驱动、新工程/工况应用场景的迁移学习是该领域有待进一步研究的方向。 展开更多
关键词 tbm智能施工 运行数据 围岩感知 地质灾害预测 掘进参数优化
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TBM施工风险与应对措施 被引量：24
13
作者 陈馈 冯欢欢 《隧道建设》 2013年第2期91-97,共7页
为更好地认识与规避TBM施工风险,从地质水文条件、TBM装备及TBM施工队伍3方面,全面分析总结引发TBM施工风险的各种因素,其中详细阐述影响TBM施工的地质因素,并对TBM施工装备和施工队伍提出相应要求。在此基础上,着重从不良地质及对策、... 为更好地认识与规避TBM施工风险,从地质水文条件、TBM装备及TBM施工队伍3方面,全面分析总结引发TBM施工风险的各种因素,其中详细阐述影响TBM施工的地质因素,并对TBM施工装备和施工队伍提出相应要求。在此基础上,着重从不良地质及对策、TBM装备设计2个方面,提出规避各种风险的对应策略。最后,以台湾雪山隧道TBM工程为例,详细介绍和剖析其施工风险及应对措施,能够为类似工程TBM的设计、施工风险的分析与规避提供指导。 展开更多
关键词 tbm 施工风险 风险分析 装备设计 通用紧凑型tbm 双护盾多功能tbm 双模式tbm
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TBM隧洞豆砾石灌浆体局部缺陷对管片结构受力的影响 被引量：1
14
作者 李长永 王项峰 +3 位作者 何银涛 张智晓 赵顺波 袁林 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期160-163,159,共5页
无压输水TBM隧洞的管片起着支护洞体围岩和防水渗漏的作用,承担土压力和内外水压力,对施工及运行安全至关重要。采用三维有限元方法,建立管片—灌浆层—围岩的整体数值模型,考虑管片与围岩之间豆砾石灌浆体存在局部空洞、高岩粉、富水... 无压输水TBM隧洞的管片起着支护洞体围岩和防水渗漏的作用,承担土压力和内外水压力,对施工及运行安全至关重要。采用三维有限元方法,建立管片—灌浆层—围岩的整体数值模型,考虑管片与围岩之间豆砾石灌浆体存在局部空洞、高岩粉、富水泥浆和不密实等缺陷,分析了V类围岩地质条件下的隧洞管片的受力性能,预测了管片受力和变形的最不利位置。结合研究分析成果,提出了针对豆砾石灌浆体局部缺陷的处治建议,对工程质量检测评定与恰当处治具有重要参考价值。 展开更多
关键词 tbm隧洞 管片 豆砾石灌浆体 围岩 受力性能
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基于岩碴比表面积的完整岩体TBM破岩效率分析 被引量：4
15
作者 闫长斌 石雨萱 +3 位作者 李严 李庆民 刘永胜 吴遁 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期456-468,共13页
岩碴是TBM掘进过程中岩~机相互作用的直接产物,其破碎程度、形态特征、粒径分布等信息是TBM破岩效率的重要反馈指标。基于岩碴现场筛分试验和室内三维扫描试验,定量分析了TBM岩碴的形态特征及其随粒径变化的规律,提出一种基于岩碴粒径... 岩碴是TBM掘进过程中岩~机相互作用的直接产物,其破碎程度、形态特征、粒径分布等信息是TBM破岩效率的重要反馈指标。基于岩碴现场筛分试验和室内三维扫描试验,定量分析了TBM岩碴的形态特征及其随粒径变化的规律,提出一种基于岩碴粒径分布规律的比表面积计算方法,准确计算了不同粒径分布条件下岩碴比表面积的真实值。结合岩碴新表面理论指标对岩碴比表面积计算结果进行验证,同时分析了岩碴比表面积与TBM破岩效率之间的内在联系。研究结果表明:随着岩碴粒径增大,岩碴的球形度和扁平度逐渐减小、伸长度逐渐增大。总体上,岩碴的伸长度越大、扁平度和球形度越小,粗糙度指数就越大,TBM破岩效率越高。采用积分的方法,利用表面积预测函数与累积分布函数可计算得到岩碴试样比表面积真实值且分析发现其数据可近似表示单位质量岩体破碎后新增表面积的大小。岩碴比表面积SW与新表面理论指标Sa之间具有较好的线性相关性,可以相互验证其准确性与合理性,但相比新表面理论指标Sa,比表面积SW具有更清晰的物理意义和更为直观的数字结果。岩碴比表面积随TBM掘进比能、贯入度指数增加而增大,随粗糙度指数增大而减小,即岩碴比表面积可较好地描述岩石破碎程度及能量消耗,岩碴比表面积越大,岩碴就越破碎,TBM破岩效率越低。 展开更多
关键词 tbm 岩碴 破岩效率 三维扫描 形态特征 比表面积
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高原长隧的钻爆和TBM联合开挖进度仿真模型 被引量：1
16
作者 张涛 梁志强 +2 位作者 王飞 刘全 杨凯 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第1期209-214,共6页
长距离隧洞常用于穿越复杂地形,利用钻爆和TBM开挖方法联合开挖高原长隧可以充分发挥钻爆法的灵活性和TBM法的高效性,但是增加了工程进度管理的复杂度。考虑高原长隧常面临开挖工期长、地层复杂,气压低、气温低等不利条件,在钻爆法和TB... 长距离隧洞常用于穿越复杂地形,利用钻爆和TBM开挖方法联合开挖高原长隧可以充分发挥钻爆法的灵活性和TBM法的高效性,但是增加了工程进度管理的复杂度。考虑高原长隧常面临开挖工期长、地层复杂,气压低、气温低等不利条件,在钻爆法和TBM开挖进度仿真模型研究的基础上,研究开挖工艺切换的工期及其影响,建立钻爆和TBM联合开挖的高原长隧开挖进度仿真模型,并以工期函数和控制流程的形式表达。实例分析结果表明,本模型可以适用长隧施工的支洞和主洞多工作面同时开挖、以及钻爆和TBM联合开挖等复杂施工边界条件。可为高原区引水、公路、铁路等长距离隧洞的开挖进度管理提供支持。 展开更多
关键词 长距离隧洞 钻爆开挖 tbm掘进 开挖仿真 工期评价
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基于深度学习的TBM运行参数预测及小样本扩充研究 被引量：1
17
作者 李晓静 张永华 +3 位作者 魏小兵 李玉龙 杨为民 王锦江 《应用基础与工程科学学报》 北大核心 2025年第3期727-742,共16页
为解决全断面隧道掘进机(TBM)运行参数预测精度不足及小样本数据困境,构建了融合深度学习与生成式对抗网络(GAN)的联合预测框架.以吉林中部城市引松供水工程TBM施工数据为研究对象,通过建立二值判别函数筛选有效数据段,结合箱型图法剔... 为解决全断面隧道掘进机(TBM)运行参数预测精度不足及小样本数据困境,构建了融合深度学习与生成式对抗网络(GAN)的联合预测框架.以吉林中部城市引松供水工程TBM施工数据为研究对象,通过建立二值判别函数筛选有效数据段,结合箱型图法剔除离群值、Z-Score归一化处理多源异构数据;建立深度神经网络(DNN)、长短期记忆网络(LSTM)、卷积神经网络(CNN)3类预测模型,采用随机梯度下降(SGD)、自适应学习率AdaGrad、Adam算法优化网络参数,搭配ReLU、Leaky ReLU等激活函数提升非线性拟合能力;引入GAN生成高质量扩充数据,与深度学习模型耦合形成GAN-DNN、GAN-LSTM、GAN-CNN预测架构.对比分析显示,GAN-CNN模型在预测精度(RMSE=0.041,R^(2)=0.912)和训练效率上优势显著.工程验证,该方法在吉林引松工程和青岛地铁工程中有效提升掘进效率18%~22%,为复杂地质条件下TBM施工参数优化提供可靠的智能化解决方案. 展开更多
关键词 隧道工程 tbm 参数预测 生成式对抗网络(GAN) 小样本扩充 深度学习 人工智能
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首山一矿TBM过断层岩机交互作用规律及卡机灾害防治技术 被引量：1
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作者 张建国 穆彤彤 +4 位作者 鲁义强 刘佳伟 杨战标 张盛 王龙飞 《煤矿安全》 北大核心 2025年第8期133-142,共10页
全断面隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)在煤矿巷道掘进穿越断层破碎带时,极易发生卡机现象,严重制约TBM的掘进速度和适应性。为了解决这个问题,基于首山一矿TBM穿越断层破碎带时的岩机交互数据,通过对有效掘进循环大量数据的筛选... 全断面隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)在煤矿巷道掘进穿越断层破碎带时,极易发生卡机现象,严重制约TBM的掘进速度和适应性。为了解决这个问题,基于首山一矿TBM穿越断层破碎带时的岩机交互数据,通过对有效掘进循环大量数据的筛选,以及对正常掘进循环各个阶段的识别划分,结合TBM岩机数据融合的围岩分级方法,分析了TBM在进入断层前、断层中的主要掘进参量变化规律及巷道破坏现象,揭示了断层破碎带卡机致灾机理,提出了TBM在煤矿巷道施工穿越断层破碎带时的灾害防治措施。结果表明:TBM在临近断层交界面时,施工速度急剧下降,以较低的推进速度和较高的保前盾压力持续在断层区域掘进。当刀盘全部进入断层面后,保前盾压力上升至最大值,拱顶上方围岩出现大范围坍塌,大量破碎岩体涌入盾体,在刀盘和护盾上方形成筒仓式塌落腔。这些问题影响了TBM的掘进效率,也对其结构稳定性构成了严重威胁,最终导致了卡机灾害的发生。因此,TBM在煤系地层穿越断层破碎带,要做好对前方岩体信息的超前地质预报,同时,在TBM刀盘前方配置超前围岩加固设备,如精准注浆装置、超前小导管打设装置等,通过对破碎岩体的加固,间接提高围岩参数,保证TBM稳定穿越断层破碎带。 展开更多
关键词 全断面隧道掘进机(tbm) 断层破碎带 刀盘 岩机交互机制 卡机防治技术
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TBM穿越断层破碎带卡机风险预测与控制研究 被引量：2
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作者 蹇宜霖 刘夏临 彭文波 《土工基础》 2025年第2期208-212,共5页
TBM卡机风险预测及脱困处理就成为高效掘进的关键控制点,天山胜利隧道服务隧道采用敞开式TBM掘进,隧道穿越16条断层破碎带,卡机风险高。针对天山胜利隧道可能存在卡机风险的断层破碎带,建立了基于断层破碎带变形预测与TBM扩挖量相结合... TBM卡机风险预测及脱困处理就成为高效掘进的关键控制点,天山胜利隧道服务隧道采用敞开式TBM掘进,隧道穿越16条断层破碎带,卡机风险高。针对天山胜利隧道可能存在卡机风险的断层破碎带,建立了基于断层破碎带变形预测与TBM扩挖量相结合的卡机预测方法,并将其应用于天山胜利隧道卡机预测,分析每条断层的卡机风险程度。研究了断层破碎带注浆加固体效果,为TBM隧道提供超前加固技术。在TBM需脱困时,采用化学灌浆、管棚加固、迂回导洞、导洞开挖卸荷多种措施并举,保证安全脱困。通过TBM施工前风险预测,对隧道中的断层破碎带采取针对性措施,施工中采取超前加固对策,TBM卡机后采取合理的脱困措施,使隧道TBM施工安全、高效。 展开更多
关键词 tbm卡机 风险预测 超前加固 tbm脱困
原文传递
不同围压下TBM盘形滚刀破岩机理与比能耗研究 被引量：1
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作者 周鹏 尚建旭 +3 位作者 张天宇 徐佳璨 王子男 何恩光 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第5期887-894,共8页
为探究不同围压下TBM盘形滚刀的破岩效率与破碎岩片的破坏模式,采用离散元软件PFC2D,基于伺服原理及线性平行黏结理论,通过对花岗岩进行参数标定生成仿真岩石模型,进而建立滚刀二维仿真破岩模型。在滚刀破岩模型的基础上分别设置1、5、1... 为探究不同围压下TBM盘形滚刀的破岩效率与破碎岩片的破坏模式,采用离散元软件PFC2D,基于伺服原理及线性平行黏结理论,通过对花岗岩进行参数标定生成仿真岩石模型,进而建立滚刀二维仿真破岩模型。在滚刀破岩模型的基础上分别设置1、5、10、15、20、30 MPa 6种围压工况,并在6种围压工况下进行滚刀侵入岩石内部5 mm的仿真模拟,对岩石内部微裂纹的扩展、滚刀破岩比能耗、张拉剪切裂纹数量的变化以及破碎岩片的破坏模式进行研究。研究结果表明:1)随着围压的增大,岩石内部裂纹的破坏模式由沿晶裂纹逐渐向穿晶裂纹转变,剪切裂纹占比由9.4%(围压为1 MPa)上升到21.3%(围压为30 MPa)。2)在围压为10 MPa的工况下,两滚刀间裂纹贯通,脱落的岩片体积较其他5种围压工况下明显偏大,此时破岩比能耗较低,破岩效果较好。3)滚刀侵入岩石5 mm后,随着围压的增大岩石内部的裂纹在径向上的扩展被限制。 展开更多
关键词 tbm 围压 裂纹拓展 破岩机理 比能耗 盘形滚刀
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