TBM掘进性能预测一直是TBM领域研究的热点问题。掘进性能主要包括TBM贯入度、掘进速度、施工速度、施工作业利用率以及刀具磨耗等方面,其研究预测对工程工期成本估算、施工方案选择以及不良地质预警具有重要意义,而贯入度预测是掘进速度和施工速度预测的基础。本文以新疆EH引水隧洞工程为背景,基于7 m直径的TBM现场掘进数据,在传统BQ法围岩可掘性分级方法的基础上,对不同等级围岩下围岩可掘性指数FPI、TPI与地质参数以及掘进参数进行相关性分析。运用非线性回归方法分别建立了FPI、TPI与围岩单轴抗压强度(UCS)以及单刀推力(_nF)在不同等级围岩下的多元回归关系式;进一步分别建立了基于非线性回归的TBM围岩分级贯入度预测模型;以现场实测数据对FPI贯入度模型以及TPI贯入度模型在不同围岩下的准确性进行对比分析,得到准确性较好的分级贯入度预测模型。以新疆EH工程的其他标段进行模型可靠性检验。该模型适用于TBM隧道施工工期成本预估、招投标谈判以及施工方案选择等阶段工作任务中。进一步,在上述围岩可掘性指数与掘进参数、地质参数的相关性分析与贯入度预测模型研究的基础上,为了弥补传统BQ法围岩分级方法在TBM施工中以及掘进性能预测中应用的局限性,同时为了得到可靠的、普适的TBM贯入度预测模型,基于2台7 m直径的TBM现场掘进数据,依据TBM掘进性能与施工风险对围岩可掘性进行分级,给出了符合TBM施工特点的围岩可掘性分级方法。然后选取单刀推力、围岩单轴抗压强度作为基础指标,运用遗传算法优化BP神经网络的方法,建立了基于遗传算法优化BP神经网络的TBM围岩分级贯入度预测模型,并以新疆EH工程与新疆ABH工程进行模型可靠性与普适性检验。该模型准确性满足实际工程需求,适用于TBM施工工程中前期整体工期预估、施工中工期的实时预测、TBM掘进状态监测以及不良地质的捕捉等方面,且具有一定的普适性。最后,鉴于国产刀具在硬岩TBM工程中应用较晚,本文依托新疆EH隧洞工程,针对7 m直径的TBM在不同岩性下刀具磨耗的问题,对现场地质数据与刀具磨耗数据进行统计分析,得到了TBM在凝灰岩、花岗岩、石英闪长岩下不同刀位刀具的磨耗规律,并给出了在上述三种岩性下各刀位的每延米刀具磨耗总数量、每延米刀具正常磨耗数量、每延米刀具磨损量以及单刀平均可掘进长度。针对在不同地质条件下刀具选型问题,现场进行测试试验,对国内两家刀具厂家的刀具在不同围岩下的刀具性能进行了对比研究,得到了其各自刀具在不同围岩下的刀具性能以及适用范围。该研究为我国今后类似工程的国产刀具磨耗成本预估、合理备货及选型提供了一定参考。