盾构施工是由人-机-环协同运作的复杂过程,具有三大特点,施工工序的复杂性,施工过程的高风险性,以及施工环境的多变性。盾构施工过程中,一旦盾构机出现故障,不仅会影响掘进效率,还会影响施工现场的安全性。本文对盾构机的运行模式和故障模式进行分析和建模,并建立仿真系统对盾构机掘进过程进行仿真,利用计算机模拟盾构机在掘进阶段可能发生的故障,提高施工安全性。本文利用回归分析和故障树分析法,对掘进阶段的盾构机运行模式和故障模式进行分析,建立运行参数模型和故障树模型,从而对仿真系统中盾构机Agent模块进行设计,并刻画其与操作人员、管理人员及环境的交互,最后利用计算机实现盾构机掘进过程的仿真,模拟掘进阶段盾构机可能发生的故障。首先,通过提取掘进阶段的盾构机运行参数,采用回归分析法,分析参数之间的影响关系,构建关键运行参数模型。然后,选取盾构施工中的刀盘结饼故障,通过收集故障案例,分析故障产生原因,构建故障树模型,利用模糊理论和T-S算法对刀盘结饼故障发生概率进行求解。最后,基于多Agent系统理论,建立盾构施工安全适应性仿真系统,运用运行参数模型和故障树模型,对仿真系统中的盾构机Agent模块进行设计,刻画其与人员和环境的通信,实现盾构机掘进过程的仿真和界面展示,模拟掘进阶段盾构机可能发生的故障。本文建立的盾构机运行参数模型和故障树模型,合理反映了盾构机运行状态和故障状态,为仿真系统中的盾构机Agent设计提供理论模型;本文实现的盾构机Agent仿真模块,服务于盾构施工安全适应性仿真系统,可用于施工过程中盾构机掘进阶段的仿真,预见施工过程中盾构机可能出现的故障,为分析施工方案的安全性提供依据。