楊繼華， 朱韶彬， 閆長斌， 苗 棟， 郭衛(wèi)新

(1. 黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司， 河南 鄭州 450003； 2. 鄭州市軌道交通有限公司， 河南 鄭州 450002; 3. 鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院， 河南 鄭州 450001)

0 引言

TBM(tunnel boring machine，全斷面隧洞掘進(jìn)機(jī))隧洞施工具有施工速度快、施工環(huán)境好、安全性高、勞動強(qiáng)度低的特點(diǎn)，已在國內(nèi)外鐵路、城市軌道交通、水利水電等隧洞工程施工中得到廣泛應(yīng)用，正常情況下其施工速度為鉆爆法的3～5倍。

國內(nèi)外的TBM施工實踐表明，TBM的掘進(jìn)效率受多種因素的影響，主要可歸納為設(shè)備性能、施工管理和地質(zhì)因素3方面。其中設(shè)備性能和施工管理是主觀因素，可以通過設(shè)備改造、管理優(yōu)化等措施做到最優(yōu)，而地質(zhì)因素是客觀因素，隧洞線路一經(jīng)選定，地質(zhì)條件就客觀存在。相對于傳統(tǒng)的鉆爆法，TBM對地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差，其掘進(jìn)效率受多種地質(zhì)因素的影響，如巖石強(qiáng)度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度和地下水情況等。

針對TBM掘進(jìn)效率的影響因素問題，國內(nèi)外較多學(xué)者和技術(shù)工作者開展了相關(guān)研究。國外方面， Paltrinieri等[1]以TBM掘進(jìn)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，研究了開敞式TBM在節(jié)理化巖體和斷層帶巖體中掘進(jìn)效率與地質(zhì)條件的關(guān)系；Hassanpour等[2]以伊朗Zagros引水隧洞為背景，通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)建立了3種地層條件下TBM施工速度預(yù)測模型；Namli等[3]通過多個工程的數(shù)據(jù)收集，建立了掘進(jìn)機(jī)日進(jìn)尺預(yù)測模型，并應(yīng)用到伊斯坦布爾隧道的EPB-TBM施工中； Macias等[4]研究了硬巖TBM施工中巖體裂隙發(fā)育程度對凈掘進(jìn)速率的影響。

國內(nèi)方面，楊慶輝[5]以錦屏二級水電站1#引水隧洞直徑為12.4 m的開敞式TBM施工為例，分析了圍巖完整性低及涌水對TBM掘進(jìn)效率的影響；吳曉志[6]針對中天山隧道不同地質(zhì)條件對TBM掘進(jìn)的影響，提出了應(yīng)對措施；劉泉聲等[7]研究了巖石的脆性與滾刀破巖效率的關(guān)系，并提出了表征巖石脆性的新指標(biāo)；鄧志鑫等[8]以大瑞鐵路高黎貢山隧道為例，通過工程地質(zhì)條件分析，研究了不同貫入度條件下滾刀破巖效率，得出了滾刀破巖比能耗隨著滾刀貫入的增加先減小后增大，并存在一個最優(yōu)貫入度使比能耗最小的結(jié)論。

目前關(guān)于地質(zhì)因素對TBM掘進(jìn)效率的研究多集中在單因素指標(biāo)或各指標(biāo)的單獨(dú)影響方面，所選取的評價指標(biāo)也有所不同，所得結(jié)果亦沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；而對多因素指標(biāo)的綜合作用研究較少，亦未針對影響TBM掘進(jìn)效率的地質(zhì)因素進(jìn)行綜合分級。本文在相關(guān)工程實踐及文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，采用可拓學(xué)理論，選取影響TBM掘進(jìn)效率的若干地質(zhì)因素建立物元模型，對影響因素指標(biāo)進(jìn)行綜合評價及掘進(jìn)效率分級，并在CCS水電站引水隧洞TBM施工中得到驗證。

1 可拓學(xué)理論

可拓學(xué)理論用于解決不相互融合問題或矛盾問題[9-11]，其引入了物元的概念，把矛盾問題轉(zhuǎn)化為相容問題，并且可以做到從定性和定量2方面去解決矛盾問題。目前，可拓學(xué)理論已應(yīng)用到多個學(xué)科。

TBM掘進(jìn)效率受多種地質(zhì)因素的影響，具有多樣性、隨機(jī)性和不確定性等特點(diǎn)，并且不同因素之間有時會出現(xiàn)不相容的情況，運(yùn)用可拓學(xué)理論中集合和物元理論可以很好地解決以上問題。

1.1 物元

物元以有序的三元組來表達(dá)，對于待評事物N，將其收集的數(shù)據(jù)用物元表示，可得待評物元

(1)

式中：N為待評事物名稱；Ci為待評事物的某個指標(biāo)的名稱；Vi為Ci的量值；i=1,2,…,n。

1.2 經(jīng)典域

經(jīng)典域可表示為

(2)

式中：Rji為一個物元；Nj為第j個評價類別；Ci為第i個評價指標(biāo)；Vji為對應(yīng)Ci的取值范圍，即經(jīng)典域；i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

1.3 節(jié)域

節(jié)域可表示為

(3)

式中：P為評價類別的全體；VPi為Ci的取值范圍，即節(jié)域；i=1,2,…,n。

1.4 評價指標(biāo)關(guān)于類別的關(guān)聯(lián)度

各單因素評價指標(biāo)關(guān)于各類別等級的關(guān)聯(lián)度可用下式計算。

(4)

|Vij|=|bij-aij|；

i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

1.5 物元關(guān)于類別的關(guān)聯(lián)度

待評物元關(guān)于類別等級的關(guān)聯(lián)度可用下式計算。

(5)

式中：Wi為評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)；i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

1.6 確定待評物元的類別

當(dāng)Kj0(N)=max(Kj(N))時，待評物元N就屬于類別等級j0。

2 TBM掘進(jìn)效率分級物元模型

2.1 單因素評價指標(biāo)選取

針對TBM隧洞施工的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合國內(nèi)外TBM工程實踐經(jīng)驗及相關(guān)研究成果[12-20]，選取巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖石耐磨性、巖體完整性系數(shù)、結(jié)構(gòu)面走向與掘進(jìn)方向夾角及地下水滲流量5個指標(biāo)作為TBM掘進(jìn)效率的單因素評價指標(biāo)。

2.1.1 巖石單軸抗壓強(qiáng)度

TBM掘進(jìn)過程中，TBM的掘進(jìn)速度等于滾刀貫入度與刀盤轉(zhuǎn)速的乘積，而滾刀的貫入度與巖石單軸抗壓強(qiáng)度(Rc)直接相關(guān)。理論上Rc值越低，在推力一定的條件下TBM的滾刀貫入度越高，其掘進(jìn)速度也越高；反之Rc值越高，TBM的滾刀貫入度越低，掘進(jìn)速度就越低[9-10]。但實際上如果Rc值太低，TBM掘進(jìn)后圍巖的自穩(wěn)時間極短，甚至不能自穩(wěn)而引起塌方或圍巖快速收斂變形等災(zāi)害，導(dǎo)致停機(jī)處理，從而降低掘進(jìn)速度。當(dāng)Rc值大于150 MPa時，TBM滾刀的貫入度會降低較多，同樣會降低掘進(jìn)速度。因此，當(dāng)Rc值在一定范圍內(nèi)時，TBM既能保持一定的掘進(jìn)速度，又能使隧洞圍巖在一定時間內(nèi)保持自穩(wěn)。目前大多數(shù)TBM在Rc值為30～150 MPa的巖石中具有較高的掘進(jìn)效率。

2.1.2 巖石耐磨性

當(dāng)巖石中的石英、長石等礦物含量過高時，巖石耐磨性就會顯著增強(qiáng)。如果巖石具有強(qiáng)耐磨性，則TBM掘進(jìn)過程中滾刀的消耗量就會明顯增加，頻繁更換刀具會降低TBM的掘進(jìn)效率，并直接增加施工成本。因此，對于TBM施工，巖石耐磨性越低，對掘進(jìn)越有利。關(guān)于巖石耐磨性的評價指標(biāo)，目前國內(nèi)外常采用CERCHAR試驗確定[11-13]。具體方法為： 在70 N的荷載下采用1根錐夾角為90°的鋼針在巖石表面以10 mm/min的速度移動10 mm的距離，然后利用顯微鏡測量磨損后針尖的直徑D，根據(jù)針尖的磨損值來確定巖石耐磨性指標(biāo)Ab。

2.1.3 巖體完整性系數(shù)

TBM盤形滾刀壓入巖石，在巖石中形成微裂紋，當(dāng)相鄰滾刀間的裂紋貫通時，就會形成巖片剝落。一般情況下，裂紋的擴(kuò)展速度隨著滾刀貫入度的增加而增加，為獲得較大的滾刀貫入度就需要提高刀盤推力。如果圍巖中本身存在一些結(jié)構(gòu)面(節(jié)理、層理和片理等)，則巖片會沿著結(jié)構(gòu)面剝落，此時TBM不需要較大的刀盤推力即可有較高的破巖效率，因此巖體中結(jié)構(gòu)面越發(fā)育，TBM的破巖效率就越高。但當(dāng)巖體中結(jié)構(gòu)面特別發(fā)育時，此時TBM雖然能獲得很高的破巖效率，但圍巖自穩(wěn)能力差，往往需要停機(jī)對圍巖進(jìn)行加固，反而會降低TBM的掘進(jìn)效率；而當(dāng)巖體中結(jié)構(gòu)面不發(fā)育時，此時TBM破巖完全依賴于滾刀的作用，此時掘進(jìn)效率也會降低。巖體的結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度一般用巖體的完整性系數(shù)Kv來表示，巖體的完整性系數(shù)過高或過低都會影響TBM的掘進(jìn)效率，其在一定范圍內(nèi)時才有利于TBM的掘進(jìn)。實踐表明，巖體完整性系數(shù)在0.5～0.6時TBM具有較高的掘進(jìn)效率。當(dāng)巖體完整性系數(shù)大于0.6時，掘進(jìn)效率隨完整性系數(shù)的增加而降低；當(dāng)巖體完整性系數(shù)小于0.5時，掘進(jìn)效率隨著完整性系數(shù)的增加而提高。

2.1.4 結(jié)構(gòu)面走向

TBM的掘進(jìn)效率與巖體結(jié)構(gòu)面走向和掘進(jìn)方向的夾角也有一定的關(guān)系。當(dāng)夾角在45°～55°時最有利于滾刀破巖，此時掘進(jìn)效率較高； 當(dāng)夾角小于45°時，掘進(jìn)效率隨著夾角的增大而增大； 當(dāng)夾角大于55°時，掘進(jìn)效率有隨著夾角的增大而減小的趨勢[14-16]。

2.1.5 地下水

地下水的滲流量和滲水范圍對TBM掘進(jìn)效率有一定程度的影響。一般富水洞段，圍巖強(qiáng)度和穩(wěn)定性有所降低。在大涌水量的情況下，當(dāng)隧洞無法自流排水時，TBM必須停機(jī)進(jìn)行排、堵水處理，同時TBM施工條件和工作環(huán)境會變得惡劣，從而降低TBM的掘進(jìn)效率。

2.2 TBM掘進(jìn)效率分級標(biāo)準(zhǔn)

本文在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，參考SL 629—2014《引調(diào)水線路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》[21]和鐵建設(shè)[2007]106號《鐵路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法技術(shù)指南》[22]中的相關(guān)數(shù)據(jù)，并結(jié)合作者參與的CCS水電站引水隧洞及蘭州市水源地輸水隧洞等工程的TBM施工實踐，給出了各單因素指標(biāo)值，并把TBM掘進(jìn)效率分為很高、高、中等、低及很低5級，對應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅴ級。各評價指標(biāo)在TBM掘進(jìn)效率分級之間的取值見表1。

2.3 單因素評價指標(biāo)量綱一化

由于各評價指標(biāo)的物理意義不同，所采用的單位也不相同，所以無法進(jìn)行綜合對比分析，這就是可拓學(xué)理論中的不相容問題。為消除各指標(biāo)量綱的影響，可對各指標(biāo)進(jìn)行量綱一化處理。根據(jù)TBM隧洞施工特點(diǎn)及量綱一化可操作性，本文選擇線性無量綱方法。

1)對于值越小越好的指標(biāo)：

(6)

2)對于值越大越好的指標(biāo)：

(7)

式(6)—(7)中：y為指標(biāo)的評價值(量綱一的量)；x為指標(biāo)的實際值(有量綱)；xmax為指標(biāo)的最大值(有量綱)；xmin為指標(biāo)的最小值(有量綱)。

由表1可以看出，巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖石耐磨性及地下水滲流量3個指標(biāo)存在無最大值的情況，為便于處理，給其設(shè)定一個最大值，確定一個區(qū)間范圍，如果在后續(xù)計算中出現(xiàn)指標(biāo)的實際值超過此最大值，則在量綱一化中按區(qū)間最大值計算。另外，巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖體完整性系數(shù)及結(jié)構(gòu)面走向與掘進(jìn)方向夾角3個指標(biāo)對TBM掘進(jìn)效率的影響并不是線性關(guān)系，存在區(qū)間范圍的某個值達(dá)到最大，而不是在區(qū)間范圍的界限達(dá)到最大或最小的情況，因此無法利用式(6)和式(7)直接進(jìn)行處理。本文采用以下方法進(jìn)行處理： 將其區(qū)間范圍分為均為線性關(guān)系的2段，其2段直線的交點(diǎn)所對應(yīng)的值為最大值； 然后對每段再按照(6)和式(7)進(jìn)行處理，當(dāng)2段取值范圍不同時，取平均值。量綱一化后的單因素指標(biāo)TBM掘進(jìn)效率分級見表2。

表2 單因素指標(biāo)TBM掘進(jìn)效率分級(量綱一化)

2.4 確定經(jīng)典域

各單因素評價指標(biāo)對應(yīng)的TBM掘進(jìn)效率等級的量值經(jīng)典域如下。

1)TBM掘進(jìn)效率很高(Ⅰ)：

2)TBM掘進(jìn)效率高(Ⅱ)：

3)TBM掘進(jìn)效率中等(Ⅲ)：

4)TBM掘進(jìn)效率低(Ⅳ)：

5)TBM掘進(jìn)效率很低(Ⅴ)：

2.5 確定節(jié)域

節(jié)域由TBM掘進(jìn)效率影響因素各指標(biāo)的取值范圍值確定，是TBM掘進(jìn)效率分級的全體，一般用各單因素評價指標(biāo)量綱一化的取值范圍表示。

2.6 確定待評物元

將收集的第i段隧洞圍巖的各評價指標(biāo)因素用物元表示，即可得到待評物元

(8)

式中：i=1,2,…,m。

2.7 確定各單因素指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)

各單因素指標(biāo)對TBM掘進(jìn)效率的影響程度有所差別，因此需要對各指標(biāo)進(jìn)行重要性排序，即分配權(quán)重系數(shù)。確定權(quán)重系數(shù)的方法有多種，本文采用層次分析法[23]，其原理是先把n個評判因素排列成一個n階矩陣，然后對各因素的重要程度進(jìn)行兩兩比較，矩陣中元素值由各因素的重要程度來確定，再計算出判斷矩陣的最大特征根和其對應(yīng)的特征向量，其特征向量即為所求的權(quán)重值。兩因素之間的重要程度比較結(jié)果見表3。

表3兩因素重要程度比較結(jié)果

Table 3 Comparison of significance between two influencing factors

因素ui和uj相比較的重要程度f(ui, uj)f(uj, ui)ui比uj同等重要11ui比uj稍微重要31/3ui比uj明顯重要51/5ui比uj強(qiáng)烈重要71/7ui比uj絕對重要91/9ui比uj處于上述兩相鄰判斷之間2,46,81/2,1/41/6,1/8

2.7.1 確定判斷矩陣

本文根據(jù)國外工程經(jīng)驗及專家打分，將影響TBM掘進(jìn)效率的5個單因素指標(biāo)通過兩兩比較構(gòu)成判斷矩陣

2.7.2 計算M的特征向量

得出判斷矩陣后，就可以計算判斷矩陣M的最大特征根λmax及其對應(yīng)的特征向量。本文采用方根法，對計算出的特征向量作歸一化處理，此向量就是各評價指標(biāo)的重要性排序，即各評價因素的權(quán)重系數(shù)。

經(jīng)過計算，判斷矩陣M的最大特征根為λmax=5.21，其對應(yīng)的特征向量(歸一化后)為

W=(0.42,0.17,0.29,0.06,0.06)。

2.7.3 一致性檢驗

采用層次分析法對評價指標(biāo)兩兩比較得到的判斷矩陣必須通過一致性檢驗，當(dāng)排序結(jié)果不具有滿意的一致性時，往往會得出錯誤的結(jié)論，此時需要調(diào)整判斷矩陣的元素值，重新分配權(quán)重進(jìn)行重要性排序。一致性檢驗通過下式計算。

(9)

式中：n為判斷矩陣的階數(shù)；λmax為判斷矩陣的最大特征值。

如滿足式(10)，則通過一致性檢驗。

CI/CR<0.1。

(10)

式中：CI為一致性指標(biāo)；CR為隨機(jī)性指標(biāo)，可通過查表獲得，n=5時，CR=1.12。

通過式(9)和式(10)的計算，可得CI/CR=0.047，滿足式(10)的要求，因此判斷矩陣M具有滿意的一致性，其最大特征值λmax對應(yīng)的特征向量W可以作為影響TBM掘進(jìn)效率的各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

3 工程驗證

3.1 工程概況

在建的厄瓜多爾CCS水電站[24-25]引水隧洞全長24.8 km，開挖洞徑9.11 m，采用2臺雙護(hù)盾TBM開挖施工。隧洞穿過的地層巖性以侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)Misahualli地層堅硬安山巖為主，進(jìn)口段600～700 m為花崗巖侵入體，出口段2 500 m為白堊紀(jì)下統(tǒng)Hollin地層砂巖和頁巖互層。巖體結(jié)構(gòu)主要為整體塊狀、塊狀、次塊狀及層狀。工程地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，斷層破碎帶和節(jié)理密集帶發(fā)育，區(qū)內(nèi)地下水總體不活躍，地下水位始終高于隧洞高程，局部有滲水和流水現(xiàn)象。

3.2 單因素評價指標(biāo)

選取CCS水電站引水隧洞6個不同洞段，按照2.1節(jié)確定的評價指標(biāo)收集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行量綱一化處理。單因素評價指標(biāo)實際值和量綱一化值見表4。

3.3 確定待評物元

根據(jù)式(8)的方法及表4單因素指標(biāo)的量綱一化值確定待評物元。本文以N1和N2洞段為例給出其待評物元(R10和R20)，N3—N6洞段的待評物元(R30～R60)可以用相同的方法給出。

表4 CCS水電站引水隧洞單因素指標(biāo)(實際值和量綱一化值)

3.4 評價指標(biāo)關(guān)聯(lián)度計算

以N1洞段為例，根據(jù)式(4)計算其各單因素評價指標(biāo)關(guān)于TBM掘進(jìn)速度等級的關(guān)聯(lián)度(N2—N6洞段可用相同的方法計算)，計算結(jié)果如表5所示。

表5 N1洞段各指標(biāo)關(guān)于TBM掘進(jìn)效率等級關(guān)聯(lián)度

Table 5 Relation degree between single factor and TBM tunneling efficiency grade of tunnel section N1

等級評價指標(biāo)C1C2C3C4C5Ⅰ-0.92-0.14-0.42-0.33-0.33Ⅱ-0.870.46-0.150.500.17Ⅲ-0.60-0.120.33-0.33-0.71Ⅳ-0.25-0.29-0.27-0.60-0.88Ⅴ0.25-0.41-0.86-0.71-0.98

3.5 待評物元關(guān)聯(lián)度計算

以N1洞段為例，根據(jù)式(5)計算待評物元關(guān)于TBM掘進(jìn)效率各等級的關(guān)聯(lián)度：

K1(N10)=-0.57；

K2(N10)=-0.29；

K3(N10)=-0.24；

K4(N10)=-0.32；

K5(N10)=-0.32。

則N1洞段的TBM掘進(jìn)效率等級為

-0.32,-0.32)=-0.24。

由以上計算可知，N1洞段的TBM掘進(jìn)效率等級為Ⅲ級，即掘進(jìn)效率中等。同理，可計算出N2—N6洞段待評物元關(guān)于TBM掘進(jìn)效率各等級的關(guān)聯(lián)度及最大關(guān)聯(lián)度值，計算結(jié)果見表6。實際掘進(jìn)過程中的掘進(jìn)參數(shù)和掘進(jìn)情況見表7。

表6待評物元關(guān)于TBM掘進(jìn)效率等級關(guān)聯(lián)度

Table 6 Relation degree between matter element to be evaluated and TBM tunneling efficiency grades

序號掘進(jìn)效率等級ⅠⅡⅢⅣⅤN1-0.57-0.29-0.24-0.32-0.32N2-0.06-0.52-0.37-0.52-0.63N3-0.36-0.07-0.42-0.43-0.36N4-0.370.000.06-0.28-0.44N50.03-0.09-0.52-0.70-0.77N6-0.16-0.13-0.52-0.55-0.57

注： 根據(jù)可拓學(xué)理論，表5和表6中的關(guān)聯(lián)度的正負(fù)值并無實際物理意義，其是通過式(4)計算出每組數(shù)據(jù)對應(yīng)的掘進(jìn)效率分級的最大關(guān)聯(lián)度；下劃線表示此數(shù)值為本洞段對應(yīng)的掘進(jìn)效率的最大關(guān)聯(lián)度。

由表6和表7可以看出： N1洞段巖石強(qiáng)度高，巖體完整，雖然刀盤轉(zhuǎn)速較高，但由于貫入度低，整體掘進(jìn)速度低；N2洞段雖然巖石強(qiáng)度高，但巖體較破碎，貫入度高，因此掘進(jìn)速度很高。以上判定結(jié)果與CCS水電站引水隧洞TBM掘進(jìn)效率實際值吻合較好，證明可拓學(xué)理論的評價方法是正確的，其評價結(jié)果是合理的。

表7 不同洞段的掘進(jìn)參數(shù)及掘進(jìn)情況

4 結(jié)論與建議

1)TBM法隧洞施工對地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差，其掘進(jìn)效率受多種地質(zhì)因素的影響?；诳赏貙W(xué)理論的TBM掘進(jìn)效率地質(zhì)因素分級方法形式簡單、方便易行，實現(xiàn)了定性評價和定量評價的有機(jī)結(jié)合?？梢愿鶕?jù)具體工程特點(diǎn)，選取不同數(shù)量和不同種類的指標(biāo)，克服了傳統(tǒng)單因素指標(biāo)評價的不足。基于層次分析法的評價指標(biāo)重要性排序能合理地確定各指標(biāo)的權(quán)重。在關(guān)聯(lián)度計算中采用了連續(xù)變化的參數(shù)，能更客觀地反映各指標(biāo)對TBM掘進(jìn)效率的影響程度。

2)結(jié)合國內(nèi)外TBM施工實踐經(jīng)驗及相關(guān)研究成果，選取巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖石耐磨性、巖體完整性系數(shù)、結(jié)構(gòu)面走向與掘進(jìn)方向夾角及地下水滲流量5個指標(biāo)作為TBM掘進(jìn)效率的評價指標(biāo)。工程應(yīng)用實例表明，基于可拓學(xué)理論的TBM掘進(jìn)效率地質(zhì)因素分級評價方法有效可行，評價結(jié)果可靠。

3)影響TBM掘進(jìn)效率除了地質(zhì)因素外，還有其他因素，如施工組織設(shè)計、施工人員技術(shù)水平及機(jī)械設(shè)備性能等。建議在進(jìn)一步的研究中將以上因素與地質(zhì)因素一起進(jìn)行綜合評價。

參考文獻(xiàn)(References)：

[1] PALTRINIERI E, SANDRONE F, ZHAO J. Analysis and estimation of gripper TBM performances in fractured and faulted rocks[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2016, (52): 44.

[2] HASSANPOUR J, GHAEDI VANANI A A,ROSTAMI J, et al. Evaluation of common TBM performance predictions based on field data from the second lot of Zagros water conveyance tunnel(ZWCT2)[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2016, (52): 147.

[3] NAMLI M, BILGIN N. A model to predict daily advance rates of EPB-TBMs in complex geology in Istanbul[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2017, (62): 43.

[4] MACIAS F J, JAKOBSEN P H, SEO Y, et al. Influence of rock mass fracturing on the net penetration rates of hard rock TBMs[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2014, (44): 108.

[5] 楊慶輝. 錦屏TBM掘進(jìn)效率的影響因素分析及思考[J]. 國防交通工程與技術(shù), 2012(1): 51.

YANG Qinghui. Analysis of the Boring-Efficiency-Influence factors of the TBM at Jinping[J]. Traffic Engineering and Technology for National Defence, 2012(1): 51.

[6] 吳曉志. 中天山隧道TBM掘進(jìn)效率影響因素分析[J]. 鐵道建筑技術(shù), 2009(11): 24.

WU Xiaozhi. Analysis of boring efficiency factors of TBM in Zhongtianshan tunnel[J]. Railway Construction Technology, 2009(11): 24.

[7] 劉泉聲, 劉建平, 時凱, 等. 評價巖石脆性指標(biāo)對滾刀破巖效率的影響[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2016, 35(3): 498.

LIU Quansheng, LIU Jianping, SHI Kai, et al. Evaluation of rock brittleness indices on rock fragmentation efficiency by disc cutter[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2016, 35(3): 498.

[8] 鄧志鑫, 晏啟祥. 不同貫入度下鐵路隧道TBM盤形滾刀的破巖效率分析[J]. 路基工程, 2017 (3): 49.

DENG Zhixin, YAN Qixiang. Analysis of rock breaking efficiency by TBM disc cutter of railway tunnel under different penetration condition[J]. Subgrade Engineering, 2017(3): 49.

[9] 蔡文, 楊春燕, 林偉初. 可拓工程方法[M]. 北京: 科學(xué)技術(shù)出版社, 1997.

CAI Wen, YANG Chunyan, LIN Weichu. Extenics engineering method[M]. Beijing: Science and Technology Press, 1997.

[10] 康志強(qiáng), 馮夏庭, 周輝. 基于層次分析法的可拓學(xué)理論在地下洞室?guī)r體質(zhì)量評價中的應(yīng)用[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2006, 25(增刊2): 3686.

KANG Zhiqiang, FENG Xiating, ZHOU Hui. Application of extenics theory to evaluation of underground cavern rock quality based on stratification analysis method[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006, 25(S2): 3686.

[11] 賈超, 肖樹芳, 劉寧. 可拓學(xué)理論在洞室?guī)r體質(zhì)量評價中的應(yīng)用[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2003, 22(5): 751.

JIA Chao, XIAO Shufang, LIU Ning. Application of extenics theory to evaluation of tunnel rock quality[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2003, 22(5): 751.

[12] 王旭, 李曉, 李守定. 關(guān)于用巖體分類預(yù)測TBM掘進(jìn)速率AR的討論[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報, 2008, 16(4): 470.

WANG Xu, LI Xiao, LI Shouding. Problems in the prediction of the TBM advance rate with rock mass classification and their possible solutions[J]. Journal of Engineering Geology, 2008, 16(4): 470.

[13] 何發(fā)亮, 谷明成, 王石春. TBM施工隧道圍巖分級方法研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2002, 21(19): 1350.

HE Faliang, GU Mingcheng, WANG Shichun. Study of surrounding rock mass classification of tunnel cut by TBM[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2002, 21(19): 1350.

[14] 吳煜宇, 吳湘濱, 尹俊濤. 關(guān)于TBM施工隧洞圍巖分類方法的研究[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì), 2006, 33(5): 120.

WU Yuyu, WU Xiangbin, YIN Juntao. Research with relation to rock classification of TBM tunnel[J]. Hydrogeology and Engineering geology, 2006, 33(5): 120.

[15] 王旭, 李曉, 廖秋林. 巖石可掘進(jìn)性研究的試驗方法述評[J]. 地下空間與工程學(xué)報, 2009, 5(2): 67.

WANG Xu, LI Xiao, LIAO Qiulin. A review of rock boreability test for TBM tunneling[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2009, 5(2): 67.

[16] 王華, 吳光. TBM施工隧道巖石耐磨性與力學(xué)強(qiáng)度相關(guān)性研究[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì), 2010, 37(5): 57.

WANG Hua, WU Guang. A research on the correlativity between rock abrasion and mechnical strength of TBM construction tunnnel[J]. Hydrogeology and Engineering Geology, 2010, 37(5): 57.

[17] 龔秋明, 佘祺銳, 丁宇. 大理巖摩擦試驗及隧道掘進(jìn)機(jī)刀具磨損分析——錦屏二級水電站引水隧洞工程[J]. 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2012, 38(8): 1196.

GONG Qiuming, SHE Qirui, DING Yu. Abrasivity tests of marbles and cutter wear analysis of TBM: Headrace Tunnels of Jinping Ⅱ Hydropower Station[J]. Journal of Beijing University of Technology, 2012, 38(8): 1196.

[18] 馬洪素, 紀(jì)洪廣. 節(jié)理傾向?qū)BM滾刀破巖模式及掘進(jìn)效率影響的試驗研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2011, 30(1): 155.

MA Hongsu, JI Hongguang. Experimental study of the effect of joint orientation on fragmentation modes and penetration rate under TBM disc cutters[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2011, 30(1): 155.

[19] 吳繼敏, 盧瑾. 節(jié)理走向?qū)BM掘進(jìn)效率的影響分析[J]. 水電能源科學(xué), 2010, 28(8): 104.

WU Jimin, LU Jin. Influence analysis of joint strike on TBM penetratint rate[J]. Water Resources and Power, 2010, 28(8): 104.

[20] 鄒飛, 李海波, 周青春, 等. 巖石節(jié)理傾向和間距對隧道掘進(jìn)機(jī)破巖特性影響的試驗研究[J]. 巖土力學(xué), 2012, 33(6): 1640.

ZOU Fei, LI Haibo, ZHOU Qingchun, et al. Experimental study of influence of joint space and joint angle on rock fragmentation by TBM disc cutter[J]. Rock and Soil Mechanics, 2012, 33(6): 1640.

[21] 引調(diào)水線路工程地質(zhì)勘察規(guī)范: SL 629—2014[S]. 北京: 中國水利水電出版社, 2014.

Code for engineering geological investigation of water diversion route: SL 629-2014[S]. Beijing: China Water & Power Press, 2014.

[22] 鐵路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法技術(shù)指南: 鐵建設(shè)[2007]106號[S]. 北京: 中國鐵道出版計, 2007.

Technical guidelines of full-face TBM applied to railway tunnels: Tie Jian She [2007]NO.106[S]. Beijing: China Railway Publishing House, 2007.

[23] 趙炳臣, 許樹柏, 和金生. 層次分析法——一種簡易的新決策方法[M]. 北京: 科學(xué)技術(shù)出版社, 1986.

ZHAO Bingchen, XU Shubai, HE Jinsheng. APH: A new simple decision-making method[M]. Beijing: Science and Technology Press, 1986.

[24] 楊繼華, 齊三紅, 郭衛(wèi)新, 等. 厄瓜多爾CCS水電站TBM法施工引水隧洞工程地質(zhì)條件及問題初步研究[J]. 隧道建設(shè), 2014, 34(6): 513.

YANG Jihua, QI Sanhong, GUO Weixin, et al. Case study on engineering geological conditions and problems in construction of headrace tunnel of CCS hydropower station in Ecuador by TBM method[J]. Tunnel Construction, 2014, 34(6): 513.

[25] 楊繼華, 苗棟, 楊風(fēng)威, 等. CCS水電站輸水隧洞雙護(hù)盾TBM穿越不良地質(zhì)段的處理技術(shù)[J]. 資源環(huán)境與工程, 2016, 30(3): 539.

YANG Jihua, MIAO Dong, YANG Fengwei, et al. Treatment technology of crossing unfavorable geological tunnel section by double shield TBM at CCS hydropower station conveyance tunnel[J]. Resources Environment & Engineering, 2016, 30(3): 539.