Case studies of TBM tunneling performance in rock–soil interface mixed ground

This paper investigates the performance of tunnel boring machines (TBMs) in rock–soil mixed-face ground based on TBM tunneling projects in Singapore. Currently several methods are available to estimate TBM tunneling performance in homogenous rock or soil. However, the existing models cannot be effectively applied to predict TBM penetration rate in mixed ground. The tunnels in this study were excavated in adverse mixed-face ground conditions. The geological profiles and the TBM operational parameters are compiled and analyzed. The influence of different geological face compositions on the performance of the TBMs is studied. The statistical analysis shows that there is a possible correlation between the mixed-face ground characteristics and the TBM advancement. Different approaches are used to find a reliable model. Finally, a method is proposed to predict the TBM performance in mixed-face ground for project planning and optimization.     

Status of Indian LLCB TBM program and R&D activities

The Indian LLCB TBM, currently under development, will be tested from the first phase of ITER operation (H–H phase) in one-half of the ITER port no-2. The present LLCB TBM design has been optimized based on the neutronic as well as thermal hydraulic analysis results. LLCB TBM R&D activities are primarily focused on (i) development of technologies related to various process systems such as Helium, Pb–Li liquid metal and tritium, (ii) development and qualification of blanket materials viz., structural material (IN-RAFMS), tritium breeding materials (Pb–Li, and Li₂TiO₃), (iii) development and qualification of fabrication technologies for TBM system. The present status of LLCB TBM design activities as well as the progress made in major R&D areas is presented in this paper.     

基于Fisher模型的TBM隧道围岩分类研究

根据TBM掘进过程中得到的大量实测参数,建立相应的费希尔判别函数来对围岩状况进行反推,考虑刀盘转速、贯入度、扭矩和推力四个因素来判断围岩质量,进而对支护管片进行选择,应用于工程实际,取得了良好效果。     

综合预报技术在TBM隧道掘进中的改性应用

基于TBM隧道施工的特点和地质适应性方面的局限性,单一的超前地质预报方式较难满足TBM施工的需求,实际施工中易因偏差导致采取的应对措施不足而造成TBM停机的状况发生,为解决此类问题本文通过分析TBM施工常用的地质预报方式原理以及适用范围,选择性地提出"长距离整体预报+中距离重点分析+短距离循环对比"的综合预报技术,成立...     

EPBM开挖面稳定控制策略及液压系统研究

研究排土操作模式下开挖面稳定的控制策略,并针对盾构功能要求,设计低成本、控制方便、具有一定负载适应性的螺旋排土液压系统．通过分析土压平衡全断面掘进机运行机理。综合影响开挖面稳定的各种因素,确立排土操作模式,根据实际工艺状况提出适用的控制策略,确定螺旋输送机的主要参数,并根据控制要求、施工安全要求和负载要求进行相应的液压系统的参数计算和原理设计．提出二维权重控制策略及双闭环控制策略,提出电控大闭环的PDF控制算法,设计了优先于电比例控制的液压系统内小闭环恒压控制的液压系统．所设计的控制策略及液压系统低成本简单实用,满足土压平衡全断面掘进机施工工艺要求、实时性要求、施工安全性要求和可靠性要求．并且系统运行参数优化,减少磨损,提高寿命,减小故障率．     

TBM洞挖料作为中强混凝土粗骨料的试验研究

将隧道掘进机(TBM)洞挖料中的岩石作为混凝土粗骨料,设计两种骨料级配和0. 55、0. 60、0. 65、0. 70、0. 75五种水胶比,对TBM混凝土的抗压强度进行研究。试验结果表明:在相同水胶比下TBM混凝土的抗压强度小于普通碎石混凝土的抗压强度,并且随着水胶比的增加TBM混凝土的抗压强度下降幅度大于普通混凝土;水胶比在0. 55～0. 75的范围内,TBM混凝土抗压强度和水胶比之间成一次线性函数关系且为负相关;合理使用Talbot公式对TBM混凝土的骨料级配具有指导意义。     

基于XGBoost的隧道掘进机操作参数智能决策系统设计

为了实现隧道施工的同质化,提出基于极端梯度提升算法（XGBoost）预测模型的隧道掘进机（TBM）操作参数的智能决策方法. 定义场操作系数指数（FOI）作为替代传统场切深指数（FPI）的围岩级别特征参数,使用XGBoost算法建立预测模型以实现对FOI的预测,对围岩级别进行预测、判断. 通过对优秀司机在特定FOI下TBM操作参数的选择,建立专家模型实现FOI与特定TBM操作参数的关联,实现TBM操作参数的智能决策. 使用引松工程的现场数据进行对比实验,结果表明,设计的TBM操作参数的智能决策系统能够实现对优秀的TBM司机操作参数决策的复现,相比于以FPI为特征参数的传统智能决策系统,新系统的推进速度和刀盘转速两部分的平均相对误差分别下降8.84 %和7.97 %.     

基于隧道掘进机掘进过程的岩体状态感知方法

针对现有技术无法预先、实时获取隧道掘进机（TBM）掌子面岩体状态参数的问题,提出基于TBM掘进过程监测的岩体状态感知方法. 以吉林引松供水工程TBM施工隧道为依托,分析TBM掘进过程中掘进参数的变化规律,建立TBM掘进参数与岩体参数数据库,研究TBM设备参数和在掘岩体参数之间的相互关系. 分别采用分步回归和聚类分析的方法建立岩机关系模型,利用监测TBM掘进参数实时感知岩石强度、体积节理数和围岩等级等参数. 以石灰岩和花岗岩地层为例,对TBM在掘岩体参数的预测值与实际值进行对比. 结果表明,利用提出的岩体状态感知方法预测的岩石抗压强度UCS和体积节理数与实际值的误差小于18%,预测当前围岩等级与实际岩体状态基本一致,验证了研究结果的准确性.     

TBM隧道综合超前地质预报及其在阳灵隧道的应用

超前地质预报对于实现隧道施工的信息数据化,灾害防治的有效化,施工支护的经济化等方面具有不可代替的作用。对比分析钻爆法中的超前地质预报方法在隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)特定的施工环境下使用的有效程度,提出综合“长短距离、物探钻探、声波电磁、重点平时”的TBM隧道施工下的超前地质预报体系的构想,并基于水平声波剖面法(horizontal sonic profiling, HSP)声波反射法、钻孔过程监测系统(drilling process monitoring, DPM)超前钻探、瞬变电磁仪等方法,利用三维正演计算的理论研究,进而压制了单一超前地质预报方法的多解性和误差叠加性,从而提高预报的精确度和可靠性。基于本研究的电磁响应规律以及去除电磁干扰研究,指导宜兴阳灵隧道瞬变电磁法的实际工程应用,并对预报结果进行总结对比,从而为今后工程提供借鉴参考。     

长隧道中隧道掘进机的应用

对长隧道中应用隧道掘进机的现状、典型实例、问题以及发展趋势作了论述