机械开挖方法是当今世界上最为流行的隧道开挖方法之一,已被广泛应用于世界各国的交通、能源、水利以及国防等领域的地下工程施工建设中。相较于传统的开挖方法(钻爆法),机械开挖具有快速、经济、安全、环保等优点。然而,由于机械开挖对于地质环境条件的适应性较差,在地下工程施工条件愈加复杂、技术要求更高的今天,机械开挖过程中出现了多种工程地质问题,甚至引发严重的工程事故,造成巨大的经济损失。因此,针对机械开挖开挖的地质环境条件及适宜性开展研究,是迫切需要的。机械开挖方法,除了常规的隧道掘进机(TBM)开挖法外,还有采用巷道掘进机(Roadheader)、反井钻机(Raise Boring Machine)和铰孔钻机(Reaming Machine)等方法来开挖不同用途的井巷。论文以我国高放废物地质处置库北山芨芨槽预选块段的工程地质条件为研究对象,主要针对机械开挖中的TBM的地质环境条件进行总体及分区评价,并运用模型对TBM开挖施工进度和磨损进行计算预测。论文的主要内容如下：(1)根据对以往地质资料(地形地貌、构造地质、地应力、地下水、地层岩性、物探等)的收集与分析研究,并结合项目组两次现场调查工作及室内岩石试验,识别了评价影响TBM机械开挖的地质环境因素,对预选区芨芨槽岩块TBM开挖的地质环境总体适宜性进行评价;并对钻孔岩芯进行观测和统计分析,选取代表性岩样,进行系列岩石试验(如岩石矿物、磨擦性等方面的试验)研究,综合分析了芨芨槽研究区岩石的摩擦性。(2)考虑各岩体因素对TBM机械开挖的影响(破碎程度、地下水、地应力等)及各因素的质量特征,对TBM机械开挖所遇到的岩体重点块段进行区段划分,对芨芨槽进行分区评价。(3)对芨芨槽岩块运用NTNU、CSM等模型,对TBM开挖施工进度和磨损进行计算预测。