影响TBM刀具掘进效率的因素

一.影响TBM刀具掘进效率的力学因素

在TBM的机台条件和地质条件相同的情况下，掘进参数的正确选择是决定掘进安全性、速度和经济性的主要因素。

TBM主要驱动参数有8个: TBM刀盘速度、刀盘扭矩、电机电流值、推进力、推进油缸压力、实际掘进速度、贯入 (每转进尺) 和推进速度电位器选择值。

选择刀头速度后，唯一的直接控制就是选择前进速度。通过调整推进速度来控制挖掘。由于岩石条件的不同，驱动所需的扭矩和推进力也不同，所达到的实际行驶速度也不同。

在相同的行驶速度下，高速时TBM刀头的穿透度是低速时的一半，刀头扭矩和推进力，与渗透程度成正比，相对较小。

然而，当刀头高速运行时，对软弱围岩的扰动相对较大，可能导致围岩失稳和坍塌。在这种情况下，刀头的旋转速度的主要选择是低速。

一般认为影响隧道掘进机性能的机器因素包括各TBM刀具的推进力、刀具的磨损程度、刀具间距、刀具直径、扭矩，转速，刀盘直径和曲率，TBM推进力，后支撑设备，机器处理大型岩石的能力，以及休克和抗振动的稳定性等。

Ⅱ.影响TBM刀具掘进效率的地质因素

1.岩石的强度

TBM是利用岩石的抗拉强度和抗剪强度明显小于抗压强度这一事实而设计的。抗压强度是影响TBM掘进效率的关键地质因素之一。

2.岩石的耐磨性

世界上大量TBM施工隧道的工程实践表明，TBM滚刀的磨损对tbm开挖效率和开挖的经济性有很大影响。

然而，仅仅根据岩石的抗压强度来判断和预测刀具的磨损是不够的，应考虑岩石的硬度以及岩石中所含石英颗粒的大小和数量。

3.岩石的完整性

岩体结构面 (节理、层理、片层和小断层) 的发育程度，即岩体的裂隙程度或岩体的完整性与开挖效率有很大关系，这是影响TBM刀具工作效率的另一个重要地质因素。

对于岩石抗压强度、硬度和耐磨性相同或相近的岩体，结构面发展不同，TBM的净开挖速度会明显不同。

4.其他因素

(1) 断层破碎带对TBM掘进效率的影响

在TBM切割器的开挖过程中，当道碴量大大增加时，开挖速度加快，推力减小，支撑反作用力减小等，基本上可以确定TBM遇到了故障。

(2) 突水突泥对TBM掘进效率的影响

由于突水 (突) 涌水具有水量大、水压高、突发性强等特点，常导致围岩失稳、塌方，甚至导致隧道水淹，危及隧道内施工人员和设备的安全。

在整个隧道和地下工程中，TBM刀具施工的隧道可能只是一小部分，但由于其尺寸较小，因此不能忽视。